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摘要 本文介绍了液压系统总效率的计算，从能量转换、能量传输、能量匹配三方面分析了液压系统主要的能量损失，并基于能耗分析提出了一些节能措施。
关键词 液压系统 能耗分析 节能措施
节能是液压技术领域的重要研究课题之一，随着节能和环保要求的日益高涨，有效利用能源已成为液压行业的重要目标。纵观国内外液压技术的发展历程，无时无刻伴随着节能的需要及创新。
液压技能技术的研究时当前建设节约型社会的必由之路，据统计在美国流体动力传递了2.3～3%的能量，总价值月140～180亿美元，而流体传动的平均效率是21%。5年提高5%的效率，每年可以节约90-110亿美元，减少33 CO2，15年提高15%的效率，每年可以节约190-250亿美元，减少90MTCO2。而我国的流体传动的平均效率还要低于21%。
高能耗不仅与当前建设节约型社会不相符，并可能降低液压系统的可靠性和安全性，如：高能耗会造成液压油温度升高而增大了泄漏量，降低了密封效果，危及到装备使用的可靠性和安全性。
下文将从分析液压系统能量损失的原理出发，并提出几种高效实用的节能措施。
一、液压系统的效率
效率是衡量系统工作时能量利用情况的主要指标，为系统输出功率与输入功率之比。如果把驱动液压泵的原动机效率也计入液压系统的效率之中，则液压系统的总效率为：
液压系统的节能技术主要研究如何提高液压系统的匹配效率和传输效率，因此，把液压系统的匹配效率和传输效率的乘积称为液压效率。
二、液压系统的能耗分析
液压系统节能的目的就是提高能量的利用率，减小能量的浪费，尽量用最少的能量输入保证所需要的能量输出。液压系统中的能量损失，主要存在着三个方面的能量损失：
1、能量转换损失
能量转换损失是液压系统中能量转换元件在对能量进行转换时产生的损失，包括机械摩擦损失、压力损失和容积损失。例如液压泵把原动机输入的机械能转换为输出的液压能，能量转换过程中存在着转轴上的机械摩擦损失以及由泵的内泄漏引起的容积损失。液压马达把输入的液压能转换为输出的机械能，转换过程中也存在着液压马达输出转轴上的机械摩擦损失以及由马达的内泄漏引起的容积损失。能量转换损失不仅与能量转换元件类型有关，还与运行工况以及磨损情况等因素有关。
2、能量传输损失
能量传输损失是液压工作介质在整个液压系统中传输时所产生的能量损失，即流动损失。它决定于除能量转换元件之外的其它元件的结构与布局，例如控制类元件的结构，蓄能器、滤油器、冷却器等辅助元件的类型和布局，各元件之间管路的连接方式，以及接头、管道的型式、数量、尺寸等。
3、能量匹配损失
能量匹配损失是动力源提供的能量与负载所需要的能量不相适应而产生的能量损失。液压动力源供给系统的能量往往不能恰好和该液压系统负载所需要的能量相适应，这就会带来能量供过于求的匹配损失。它取决于整个液压系统的设计及动力源的选型等因素。
三、节能措施
1、从能量转换损失方面着手
主要可通过提高元件质量和开发新型节能元件来实现。例如通过优化设计驱动电磁换向阀的电磁铁来降低电器控制元件的耗电量，通过优化设计各种液压阀阀口的流道来降低油液流经阀口的压力损失，以及通过合理的设计配合间隙来减小泄漏量等方法来实现节能。
2、从能量传输损失方面着手
液压系统的压力损失包括局部的压力损失和沿程的压力损失两部分。降低局部压力损失可通过合理地设计液压元件的结构以及减少弯管接头等的使用量来实现；减小沿程压力损失，可通过使整个液压系统的结构设计尽量紧凑，以及尽量减小管路的长度等方法来实现。
3、从能量匹配损失方面着手
改善液压泵和原动机的匹配关系：
主要通过减少原动机输出轴的摩擦力矩改善二者的功率匹配关系来实现，以提高原动机的运转效率。
减小液压泵与负载之间的功率过剩：
减小液压泵与负载之间的功率过剩包括减小压力过剩和流量过剩两部分。减小压力过剩可通过尽量使液压泵供油压力与负载力需要相适应来实现，减小流量过剩也需通过尽量使液压泵供油流量与负载所需要流量相适应来实现。
在这面现在最主流的技术是负载敏感技术，就是将负载所需的压力、流量与泵源的压力流量匹配起来以最大程度提高系统效率的一种技术。要提高系统的功率利用效率，一方面要将负载所需的压力与泵源的输出压力匹配，另一方面，泵源的输出流量正好满足负载驱动速度的需要。此外，还需要实现待机状态的低功耗。
4、从能量的回收再利用方面着手
对于存在能量回馈和需要量不均的液压系统，贮存和回收能量并加以利用是十分有效的节能措施。一般动力源输出的功率常会出现供过于求的工况，若能加以有效地贮存和回收，在必要时重新加以利用，便可以补充能量损失，提高系统工作效率。液压系统可以贮存和回收的负载能量有运动质量的动能和下落质量的位能两种。
四、总结
本文从四个方面介绍了液压系统的技能措施，前三个方面是从节约首次使用能源来达到节能的目的。第四个方面是从能量的回收再利用出发以达到节能的目标，随着能源技术的不断发展该方面的技能措施会不断的成熟和完善，可以预见在不远的将来该方法将会使节能效果推向了一个顶峰。
关键词 液压系统 能耗分析 节能措施
节能是液压技术领域的重要研究课题之一，随着节能和环保要求的日益高涨，有效利用能源已成为液压行业的重要目标。纵观国内外液压技术的发展历程，无时无刻伴随着节能的需要及创新。
液压技能技术的研究时当前建设节约型社会的必由之路，据统计在美国流体动力传递了2.3～3%的能量，总价值月140～180亿美元，而流体传动的平均效率是21%。5年提高5%的效率，每年可以节约90-110亿美元，减少33 CO2，15年提高15%的效率，每年可以节约190-250亿美元，减少90MTCO2。而我国的流体传动的平均效率还要低于21%。
高能耗不仅与当前建设节约型社会不相符，并可能降低液压系统的可靠性和安全性，如：高能耗会造成液压油温度升高而增大了泄漏量，降低了密封效果，危及到装备使用的可靠性和安全性。
下文将从分析液压系统能量损失的原理出发，并提出几种高效实用的节能措施。
一、液压系统的效率
效率是衡量系统工作时能量利用情况的主要指标，为系统输出功率与输入功率之比。如果把驱动液压泵的原动机效率也计入液压系统的效率之中，则液压系统的总效率为：
液压系统的节能技术主要研究如何提高液压系统的匹配效率和传输效率，因此，把液压系统的匹配效率和传输效率的乘积称为液压效率。
二、液压系统的能耗分析
液压系统节能的目的就是提高能量的利用率，减小能量的浪费，尽量用最少的能量输入保证所需要的能量输出。液压系统中的能量损失，主要存在着三个方面的能量损失：
1、能量转换损失
能量转换损失是液压系统中能量转换元件在对能量进行转换时产生的损失，包括机械摩擦损失、压力损失和容积损失。例如液压泵把原动机输入的机械能转换为输出的液压能，能量转换过程中存在着转轴上的机械摩擦损失以及由泵的内泄漏引起的容积损失。液压马达把输入的液压能转换为输出的机械能，转换过程中也存在着液压马达输出转轴上的机械摩擦损失以及由马达的内泄漏引起的容积损失。能量转换损失不仅与能量转换元件类型有关，还与运行工况以及磨损情况等因素有关。
2、能量传输损失
能量传输损失是液压工作介质在整个液压系统中传输时所产生的能量损失，即流动损失。它决定于除能量转换元件之外的其它元件的结构与布局，例如控制类元件的结构，蓄能器、滤油器、冷却器等辅助元件的类型和布局，各元件之间管路的连接方式，以及接头、管道的型式、数量、尺寸等。
3、能量匹配损失
能量匹配损失是动力源提供的能量与负载所需要的能量不相适应而产生的能量损失。液压动力源供给系统的能量往往不能恰好和该液压系统负载所需要的能量相适应，这就会带来能量供过于求的匹配损失。它取决于整个液压系统的设计及动力源的选型等因素。
三、节能措施
1、从能量转换损失方面着手
主要可通过提高元件质量和开发新型节能元件来实现。例如通过优化设计驱动电磁换向阀的电磁铁来降低电器控制元件的耗电量，通过优化设计各种液压阀阀口的流道来降低油液流经阀口的压力损失，以及通过合理的设计配合间隙来减小泄漏量等方法来实现节能。
2、从能量传输损失方面着手
液压系统的压力损失包括局部的压力损失和沿程的压力损失两部分。降低局部压力损失可通过合理地设计液压元件的结构以及减少弯管接头等的使用量来实现；减小沿程压力损失，可通过使整个液压系统的结构设计尽量紧凑，以及尽量减小管路的长度等方法来实现。
3、从能量匹配损失方面着手
改善液压泵和原动机的匹配关系：
主要通过减少原动机输出轴的摩擦力矩改善二者的功率匹配关系来实现，以提高原动机的运转效率。
减小液压泵与负载之间的功率过剩：
减小液压泵与负载之间的功率过剩包括减小压力过剩和流量过剩两部分。减小压力过剩可通过尽量使液压泵供油压力与负载力需要相适应来实现，减小流量过剩也需通过尽量使液压泵供油流量与负载所需要流量相适应来实现。
在这面现在最主流的技术是负载敏感技术，就是将负载所需的压力、流量与泵源的压力流量匹配起来以最大程度提高系统效率的一种技术。要提高系统的功率利用效率，一方面要将负载所需的压力与泵源的输出压力匹配，另一方面，泵源的输出流量正好满足负载驱动速度的需要。此外，还需要实现待机状态的低功耗。
4、从能量的回收再利用方面着手
对于存在能量回馈和需要量不均的液压系统，贮存和回收能量并加以利用是十分有效的节能措施。一般动力源输出的功率常会出现供过于求的工况，若能加以有效地贮存和回收，在必要时重新加以利用，便可以补充能量损失，提高系统工作效率。液压系统可以贮存和回收的负载能量有运动质量的动能和下落质量的位能两种。
四、总结
本文从四个方面介绍了液压系统的技能措施，前三个方面是从节约首次使用能源来达到节能的目的。第四个方面是从能量的回收再利用出发以达到节能的目标，随着能源技术的不断发展该方面的技能措施会不断的成熟和完善，可以预见在不远的将来该方法将会使节能效果推向了一个顶峰。