消防车空压机液压系统对比研究

消防车空压机液压系统对比研究

刘毅

广东永强奥林宝国际消防有限公司 广东东莞 523000

[摘 要]消防车内部结构极具复杂性，因而对空压机的液压系统总体设计有着极高要求及标准，为更好地设计优化消防车内部空压机的液压系统，为消防车后期使用安全及可靠性提供基础保证。本文围绕着消防车内部空压机的液压系统科学对比开展深入研究及探讨。本次课题研究可谓是横跨了液压、消防等领域，需运用到各种学科方法、基础理论及成果，并从整体入手综合研究本课题，以保证本次课题研究的客观性及精准性，期望可以为后续更多技术工作者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。

[关键词]空压机；消防车；液压系统；

前 言

消防车属于重要的特种设备，对其内部各个系统均有着特殊的设计要求，空压机的液压系统从属消防车内部重要构成部分，对消防车整车使用稳定性及安全性有着直接影响，因而，对消防车内部空压机的液压系统实施对比分析，对今后更好地设计优化消防车内部空压机的液压系统，为后期使用稳定及安全性的提升来说，有一定的现实意义和价值。

1. 消防车内部空压机的液压系统概述

全自动式压缩空气的泡沫灭火综合系统属于高效灭火新型装备，空气压缩机属于全自动式压缩空气的泡沫灭火综合系统内部重要构成部分，运行过程是否可靠对全自动式压缩空气的泡沫灭火综合系统各项性能有着直接影响。

某型号的登高平台类型消防车内部空压机借助液压系统实现有效驱动，压缩空气的泡沫灭火综合系统针对空压机的马达调速特性有着较高要求。消防车内部空压机的液压系统运行模式有两种，即为负载性敏感泵和节流阀联合模式、恒压泵和节流阀联合模式。如图1所示，针对于负载性敏感泵和节流阀联合模式，当空压机的开关按下后，Y1失电，而Y2~Y3及Y12均得电，在这一条件之下，定量马达便带动着空压机运作，负载的反馈压力明显升高，增加泵排量，泵出口处持续提升压力；待泵转速升至设定值，泵出口到马达入口中间阀和管路压差即为ＡP，进入马达此时流量为所设定值，马达处于恒定转速运行状态；针对恒压泵和节流阀联合模式，当空压机的开关按下后，Y1~Y3及Y12均得电，泵出口位置压力直接通过Y1处换向阀逐步进入泵负载的反馈口位置，泵压力和流量阀无作用，系统压力在达到特定值情况下，泵作用于恒压工况，则系统流量呈减小状态^[1]。消防车内部空压机的液压元件以双联变量的柱塞泵、定量马达为主。泵以压力和流量控制为基本控制方式。

图1 空压机的液压系统基本原理示意图

2. 对比分析

2.1 在仿真分析层面

1） 在恒压泵和节流阀层面

如图2所示，针对于恒压泵和节流阀的系统仿真分析，模型建立过程，马达负载状态输入样本数据信息，经分析压缩空气的泡沫灭火综合系统在打干泡沫情况下马达扭矩及转速关系情况可了解到，前泵压力的切断值设223bar，而后后泵压力的切断值则设243bar。针对泵转速依照着0rpm、550rpm、700rpm、850rpm、980rpm呈阶段性的持续上升，第5ｓ时Y1得电，而Y2~Y3及Y12均始终得电。经恒压泵和节流阀的系统仿真分析可了解到，马达调速过程以三个节点为主，一是，在初始状态下稳定增速节点。处于初始状态之下，Y2~Y3及Y12均得电。而Y1则失电，泵排量此时是最小值，现有流量只能确保系统维持泄露；Y1处于５s得电，泵出口位置压力引至泵负载的反馈口位置，泵排量则迅速达到最大值，双泵此时近似于定量泵，其流量伴随转速升高呈提升趋势^[2]；二是，在压力切断节点。伴随泵转速持续升高，其马达转速呈增加趋势，泵转速在达特定值后，前泵出口处压力可达压力的切断值，缩小排量。后泵压力呈高切断值，均处于最大排量状态，伴随泵转速持续增加，马达转速总体增幅呈变缓趋势；三是，在马达稳定转速节点。泵继续增大转速，马达转速呈上升趋势，负载增加持续，后泵在未达压力的切断值情况下，前泵排量持续减小，而双泵出口处合流流量可达稳定值，马达此时输出的为恒定转速。

图2 变量泵基本原理示意图

2）在负载的敏感泵和节流阀层面

针对于负载的敏感泵和节流阀的系统仿真综合分析，模型具体构建过程，马达负载状态输入样本数据信息，经分析压缩空气的泡沫灭火综合系统在打干泡沫情况下马达扭矩及转速关系情况。前泵压力和流量阀的调定压力为取值42.7bar，其压力的切断值取230bar；针对后泵压力和流量阀的调定压力为取值42.7bar，其压力的切断值取243bar；针对输入控制信号即为：泵转速依照着0rpm、550rpm、700rpm、850rpm、980rpm呈阶段性的持续上升，第5ｓ时Y1得电，而Y2~Y3及Y12均得电，Y1则失电。

2.2 对比分析两种不同系统形式

一是，针对于负载的敏感泵和节流阀的系统仿真综合分析可知晓，与恒压泵和节流阀相比较，两种系统均内含初始状态稳定增速节点。发动机自怠速到特定转速节点，泵均呈最大排量，双泵此时近似于定量泵，且泵流量伴随转速升高呈提升趋势；二是，两者均含泵变量节点。恒压泵的出口位置压力达压力的切断值情况下排量减小，在达到平衡状态后，负载速度和泵的转速并无关联性；负载敏感的泵出口位置压力达特定负载压力值情况下，排量减小，达平衡状态后，负载速度和泵转速并无关联性

^[3]；三是，两者差别集中表现为恒压泵的系统压力在未达切断值情况下，可视泵为定量泵，其马达转速伴随着泵转速不断提升呈升高趋势。可以通过对Y12阀块内部节流阀的开度有效调节，确保阀前后实际压差增加，泵出口位置压力增大到压力的切断值情况，排量减小。此系统会致使功率损失增加，呈低效率。负载的敏感泵ＡＰ完成设定后，泵转速在达特定值后，其马达处于恒定转速状态，且和泵的转速并无关联性，此系统阀和管路上面压力损失较小，可降低功率损耗；四是，对比分析两种不同系统形式之下抗干扰力。结合以上所搭建模型实施仿真分析最终结果可了解到，两种运行模式之下，泵压力的切断值即为230bar及234bar；波动正弦信号设160+20sin,LS泵则设42.7bar，实施模拟负载可确定，负载较大变化场合之下，恒压泵整个系统调速效果较差。

3. 结语

综上所述，通过以上对消防车内部空压机的液压系统实施对比分析可了解到，恒压泵和节流阀联合系统适宜应用至恒扭矩的负载系统当中，较大负载变化情况下呈相对较差调速性；负载的敏感泵及节流阀联合系统呈优良回路刚性，其回路压力能够伴随着负载变化，实现对泵的流量有效控制，确保马达转速维持恒定状态。恒压泵内部系统阀和管路上面呈较大压力损失，系统运行效率相对较低。负载的敏感系统阀和管路上面呈较小压力损失。经模拟仿真分析可精准模拟系统整个变化动态过程，可协助技术工作者高效完成预测设计、优化参数各项实践工作，设计速度可得以提升，设计质量可得以改善。那么，在今后开展消防车内部空压机的液压系统各项设计工作中，仍然需结合具体的需求情况及各项标准，予以科学合理地优化，便于更好地提升消防车内部空压机的液压系统总体设计效果及品质。

参考文献

[1]马效民.优化液压支架系统对移架速度的影响分析[J].机械管理开发,2021,36(006):310-311.

[2]宋成忠.举高消防车液压系统的使用与维护工作论述[J].环球市场信息导报,2016,12(029):111-112.

[3]肖军伟,邢会敏,汪劲松.电动双头消防车液压制动系统中电磁阀的应用及原理[C].第十六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集.2019,30（025）：334-335.