丹佛斯电控扭矩限制器助力提高电动设备性能

由于维护成本不断上涨，MPG的客户不再愿意使用卡车的柴油发动机为车载起重机供能，而是选择了电机。（MPG）

丹佛斯扭矩限制泵为MPG的卡车车载电动起重机提供了性能和效率。

电气化不仅仅是将柴油发动机替换为电机这么简单，还要求对连接系统——特别是液压系统——进行彻底审查。如果要在电动设备中使用与传统设备相同的组件，通常需要提高电池容量或增加电机尺寸。因此，OEM在推动设备电气化时往往需要重新考虑效率和生产率问题。

土耳其机械制造集团MPG在为一家荷兰客户设计卡车车载电动起重机时对此深有体会。这家OEM的总部位于土耳其科尼亚，主要生产卡车车载液压起重机（折臂或伸缩臂）、高空作业平台和树木移植机。

在该项目中，卡车本身的动力系统依然是柴油发动机，但起重机的动力系统将改为电动，后者在工作时将与室内电网和一台室外发电动机相连。由于维护成本不断上涨，客户不再愿意使用卡车的柴油发动机为起重机供能，即使在室外作业时也是如此。

MPG查阅了起重机电驱动技术的相关文献，并进行了实地调研和市场调研。项目团队根据计算出的所需功率和设计的电气图和液压回路图选择了合适的电机和驱动，并对其进行了测试。也正是在这时候，项目团队遭遇了挑战。

失速问题

MPG总经理Veysel Alver表示，“为了以最简单的方式开发设备，我们先是设计了一个三相异步电机。当我们对现有设备的柱塞泵进行测试时，发现其性能未达到预期，同时还出现了电机失速的问题。在这种情况下，我们还需要在电机上安装一个软启动器和一个逆变器。”

电子扭矩限制泵为柴油发动机带来了同样的防失速优势，提高了机器的生产率。（MPG）

与用柴油发动机供能的液压泵一样，如果没有扭矩限制器，当泵的流量和压力达到最大时，用电机供能的泵也可能会失速。无论是发动机还是电机失速都会导致生产率下降，增加运营商的烦恼。

用电子扭矩限制泵取代了标准的压力补偿负载感应泵，消除了 MPG 遇到的电机失速问题。（MPG）

解决该问题的一种办法是增加电机的尺寸，但MPG不希望这样做，因为这将导致成本增加，还会占据更多空间。最终，MPG工程师决定使用扭矩限制泵解决这一问题。

电控扭矩限制器解决问题

相较于标准的压力补偿负载感应（PCLS）泵，配备电控扭矩限制器（ETL）的液压泵具备更丰富的功能，非常适合配备电控架构的设备。ETL泵配备了电子控制器、角度传感器和电动比例溢流阀，可主动控制泵消耗的功率或扭矩。此外，客户也可使用软件控制系统并调整泵的参数。

ETL分为被动式和主动式两种。被动式ETL会识别系统中的变化（例如发动机输出功率降低和电动机轴速降低等情况），然后进行相应的调整以补偿扭矩。而主动式ETL控制系统则预先编入了原动机的实际扭矩或功率曲线，当速度或其他条件发生变化时，ETL会主动根据相应条件设置适当的扭矩。

主动式ETL的优势在于具有更快的控制响应速度。实际上，OEM可以大胆采用尺寸超标的泵，因为这种泵覆盖的操作范围比响应速度较慢的泵更大。此外，在占空比边界相同的情况下，增加流量也有利于加快设备的运转速度或使其能够同时执行更多操作，从而提高生产率。

此外，还可以使用机械扭矩控制器。这些控制器的部分功率管理功能与ETL相同，但某些方面不如ETL，比如它们无法覆盖某些性能区域。

测试表明系统存在冗余

MPG测试了几款市面上的扭矩控制解决方案。Alver说，“我们测试了一款液压扭矩控制泵，发现很难手动调整扭矩限值。有些扭矩控制泵只能调整出厂设置参数，其他参数均不可调整。”

随后，MPG测试了配备电控扭矩限制功能的丹佛斯45系列泵。测试结果显示，45系列泵能够在几毫秒内自动将系统压力主动提升至可用扭矩允许的最大值，同时还能避免失速。与泵连接的发动机或电机的转速-扭矩图已经上传至ETL系统的控制器中，PLUS+1 GUIDE软件会根据可用扭矩范围和给定的发动机转速来调节泵的控制参数。

根据系统要求和尺寸要求，项目团队选择了一个130cc的45系电控扭矩控制泵和一个MC012-112控制器。而且丹佛斯也提供了一个原型机并协助MPG进行了系统测试。经过测试，MPG工程师确定不需要增加发动机的尺寸，而且还可以从系统中去除几个组件。

Alver指出，“我们使用45系ETL泵成功解决了电动机湿度的问题。无需使用软启动器和逆变器，只需借助PLUS+1软件就可以轻松调节所需的最佳扭矩。”

一款适用于所有PCLS系统的泵

丹佛斯45系ETL泵减少了MPG卡车车载起重机的系统失速问题，从而提升了生产率；而且它无需使用更大尺寸的电机和驱动器以及其他组件，从而降低了成本；相较于标准的压力补偿负载敏感（PCLS）泵，丹佛斯45系ETL泵使系统效率提升了15%。

与标准 PCLS 泵相比，丹佛斯 45 系列 ETL 泵的效率也提高了 15%。（丹佛斯）

Alver表示，“借助我们生产的配备ETL泵的设备，客户便可以轻松挑战性能极限；借助PLUS+1软件，我们能够为客户提供简单易行的解决方案，使其快速应对任何系统变化。该解决方案的主要优势正在于灵活性且易于实施。”

无论该系统当前是否具备功率管理功能，丹佛斯45系ETL泵可以应用于现有的任何PCLS系统上。而且45系ETL泵还可以直接替换任何机械扭矩控制泵。由于它通过软件调整设备参数，因此无需更改泵硬件即可调整扭矩限制设置。由于一台ETL泵可以覆盖几乎任何发动机或电动机的扭矩范围，因此无需安装多个部件以实现不同的扭矩设置。

Alver补充说，“借助45系ETL泵，我们不仅可以助力客户实现电气化，还可以满足他们的不同需求。例如，有些客户希望使用外部柴油发动机驱动起重机结构。通常情况下，这些发动机的性能和扭矩曲线都各不相同。但是，我们可以使用PLUS+1软件来确定每台柴油发动机的扭矩限值，从而选择性能最高的柴油发动机。”

本文由丹佛斯动力系统高级客户经理Gökhan Avci和开路泵产品组合经理Vince Ewald共同撰写，并向SAE投稿。