防爆全液压交流电动叉车的技术分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陈勇

防爆全液压交流电动叉车的技术分析

浙江佳力科技股份有限公司 / 陈勇

由于传统电动防爆叉车技术具有明显的滞后性，还存在运行电流大、耗能大、温度高以及连接线路复杂等缺陷，需要进行升级改造；运用全新设计理念开发防爆全液压交流电动叉车非常必要。基于此，本文对防爆全液压交流电动叉车的系统组成、工作原理以及技术亮点等进行了全面解析。

防爆电动叉车、液压系统、电气系统、无级调速系统

一、技术背景

电动防爆叉车技术的出现始于上世纪60年代，并首先在欧美少数几个发达国家得以应用。这是因为，一方面发达国家受生态环保压力以及能源资源紧缺的影响，对电动叉车的需求日益增强；另一方面，随着企业安全生产意识的提高，对危险品储运设备安全性能的要求也越来越高，作为储运设备的叉车自然也需具备良好的安全防爆技术性能。

在上世纪六七十年代，电子技术和电动叉车制造技术还相对落后，造成电动防爆叉车本身存在运行电流大、蓄能时间短、温度高、电路防爆可控点多等缺陷，在防爆手段上也仅采取隔爆、增安的处理方式，防爆效果欠佳。

自上世纪90年代以来，随着电子技术水平的发展、电动叉车制造技术水平的提高及交流技术的应用，发达国家电动防爆叉车技术走向了高智能化控制技术、高运行性能、高安全性的发展道路。中国在电动防爆叉车技术方面具有明显的滞后，存在运行电流大、耗能大、温度高以及连接线路复杂等缺陷，需要进行升级改造。基于此，本文提出了一种新的技术方案——防爆全液压交流电动叉车。

二、系统组成

本方案中全液压交流电动叉车的系统组成，主要包括液压系统和电气系统。

1.液压系统

（1）由传动相连的单交流电机和齿轮泵构成动力装置。

（2）由起升油缸和倾斜油缸组成升降倾斜装置。

（3）由连接有优先阀的转向器和转向油缸组成转向装置。

（4）由双速液压马达、设置在马达上的液压制动器和液压调速阀组成行走驱动装置。其中，液压制动器由控制阀中的行走卸荷制动阀控制。

（5）多路阀由倾斜阀、起升阀等组成：多路阀进油阀片主油路上设有一个溢流阀控制倾斜升降装置的系统压力，主油路与倾斜阀和起升阀的腔体相通，其中，起升阀上设有一个溢流阀控制起升压力，倾斜阀连接倾斜油缸，起升阀连接起升油缸。

（6）控制阀由行走卸荷阀、调压变速阀等组成：控制阀进油阀片主油路上设有一个减压阀控制压力，调压变速阀一油口与二级调压阀连接，另一油口与液压马达的调速阀连接；行走卸荷阀一油口经背压阀回油箱，另一油口与液压马达制动器连接。

（7）换向制动阀由行走换向阀、制动阀等组成：换向制动阀进油口设有一个溢流阀控制压力；行走换向阀中位回油箱，另两位油口分别与液压马达的正、反向油口连接；制动阀连接在行走换向阀与液压马达之间。

（8）压力切换阀由二级调压阀和背压阀等组成：二级调压阀与控制阀与齿轮泵出油口连接，背压阀连接在回油路与油箱之间。

（9）由控制阀、齿轮泵、双速液压马达、换向制动阀、压力切换阀构成的回路作为液压调速回路。

2.电气系统

包括蓄电池电源、急停开关、钥匙开关、交流电机和交流传感控制系统。

（1）蓄电池电源作为能源通过DC-DC变压器将电源分为高压电源和低压电源两路输出：低压电源经钥匙开关接通交流传感控制系统，交流控制器经加速器开关接通用于控制交流电机；高压电源接通交流控制器并经受控于交流控制器的主接触器接通交流电机，在交流控制器上连接有加速器和起升倾斜开关。交流电机的工作制为60分钟，交流控制器上连接有仪表，低压电源经各功能开关通过交流控制器控制电量，通过仪表显示精确的电量，并通过具有自动诊断功能的交流控制器对系统故障通过仪表显示故障。

（2）交流传感控制系统包括：交流控制器、过载保护、温度传感器、绝缘监视器、热降控制传感器电子防护栅等。

三、工作原理

以下结合液压系统和电气系统，详细说明本方案中全液压交流电动叉车的工作原理。

该叉车以蓄电池作为能源，当钥匙开关打开时，通过DC-DC变压器将70V和24V电源接通，这时主接触器吸合，电气系统通电。

当脚踏式加速器开关打开时，交流控制器控制交流单电机直接带动齿轮泵怠速运转，流量通向液压系统，从而满足转向器的排量需求，实现叉车原地转向的功能。

通过操纵行走换向阀变换叉车的前进和后退，并通过脚踏加速器的行程经过交流控制器控制交流电机的转速，以控制齿轮泵通向液压马达的排量，进而控制叉车的行走速度；当松开加速器踏下制动阀时，节流封闭液压马达的A、B油道实现制动。

操纵控制阀中的速度换向阀，经过能量控制阀中的二级调压阀实现高压、低压，并经过液压马达中的液压调速阀实现叉车的爬坡行走功能和高速行走功能；通过控制阀中行走卸荷制动阀变换行走工作和系统卸荷的功能，并通过阀中的制动档连接液压马达中的液压制动器实现手制动。

在多路阀中的起升阀和倾斜阀上各装一个微动行程开关，当操纵起升阀时，其加装的行程开关闭合，接通交流控制器控制交流电机，带动齿轮泵全速运转，使叉车实现起降功能；当操纵倾斜阀时，利用同样原理使叉车达到倾斜功能。

四、技术亮点

相比于传统的电动防爆叉车，本方案中全液压交流电动叉车的技术亮点如下：

1.由交流控制器、交流电机和加速器形成的无级调速系统，使行走系统从慢速到快速运行状态自如、稳定、可靠，并且将交流控制器设计成既能实现液压行走无级调速，又能实现液压起升、倾斜控制（由加速器连接交流控制器控制电机带动齿轮泵运转实现液压行走无级调速，再由起升、倾斜开关连接交流控制器控制电机带动齿轮泵运转实现对叉车的起升、倾斜控制）。

2.系统在启动后只是处于怠速状态（在交流控制器程序上设定一个最低转速，由交流控制器控制电机在低转速下工作），使液压系统的转向装置在一定时间内确保能源供给，不工作时延时关闭，这样不浪费系统能量，整机能耗得以降低。

3.由于是单电机无级调速工作，加之电机既要具备泵电机特性又要具备行走电机特性，所以采用交流电机，并将其工作时制设计为60分钟，这样电机就满足了液压行走和液压起升的条件。

4.系统具备故障自动诊断功能，通过仪表显示故障代码，方便技术服务。

5.启动性能良好，交流电机具有免维护、高效率、低电流、低噪音等特性，由此对电机不会造成损害，且能耗小。

总之，全液压交流电动叉车将单个交流电机作为核心，将电气系统与液压系统结合起来，使整机系统提高了效率，降低了能耗，减少了维护保养，增加了安全性，而且结构更简单、操纵更灵活，整体功能得以增强。

五、结束语

目前，防爆全液压交流电动叉车已由浙江佳力科技股份有限公司申报并获得多项国际、国内发明专利与实用新型专利，顺利实现专利技术成果转化。

拥有自主知识产权的防爆全液压交流电动叉车，已广泛应用于国防、石油、石化等危险作业场所，多次出国参展受到好评，并实现出口海外市场。该叉车的成功研制，不仅为浙江佳力科技股份有限公司创造了较好的经营业绩，而且促进了国内防爆车辆的创新与发展，为安全生产提供了有力保障。该产品拥有良好的市场前景。