遵循行內比較認可的定義，一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力單元、執行單元、控制單元、輔助單元（附件）和液壓油。之所以叫單元而不是元件，因為元件通常指代的是某一單個功能產品，而單元是很多個元件組成的一個功能集成體。

 

1. 動力單元

動力單元的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指電機帶動油泵，向整個液壓系統提供動力。

 

2. 輔助單元

輔助單元包括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器、蓄能器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位計、油溫計等。

 

3. 液壓油

液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。

 

4. 控制單元

控制單元(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。根據控制命令方式的不同，可分為開關閥和比例/伺服閥。

 

5. 執行單元

執行單元(液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。

 

從工程設計和現場布置的方便性，我們把上述五部分分成A和B來討論。

A: 包括動力單元、輔助單元、液壓油。根據實際情況和功能區分，我們更具體的定義為主油泵單元、油箱單元、循環泵組單元、以及蓄能器單元。

圖示為某一大型液壓系統泵站室內布置圖，包括：油箱單元、主泵組、蓄能器組以及循環泵組單元。

上圖實物對應的液壓原理參考如下（不包含蓄能器部分）。

A.1 主油泵單元

上圖所示為9臺主泵，其中8臺工作，1臺備用。工業連續生產的液壓系統，通常情況下會考慮備用泵。

我們現在對如下的單一泵組單元進行分析。

 

入口蝶閥帶限位或接近開關，當該信號正常確保入口蝶閥是打開的狀態，泵具有啟動條件。

 

電機泵組為一體，把機械能轉化為液壓能，可以幾臺泵組公用一個底座。此處的泵可選用齒輪泵、葉片泵以及柱塞泵。對于每一種類型的泵，在主泵回路以及循環回路的設計上，都會有差異。原理圖示采用的恒壓變量柱塞泵。

泵出口設置電磁溢流閥。為避免電機帶載啟停，一般泵電機啟動3~5s后，電磁溢流閥得電，系統加載；如需停泵，電磁溢流閥先失電，系統卸載，3~5s后，電機再停。

 

泵口單向閥一般裝在溢流閥之后，即使裝反了也可以保護泵。

 

對系統清潔度要求比較高的場合，在泵口通常考慮增加高壓過濾器。可選是否帶旁通閥和壓力報警顯示功能。

 

主泵出口設定的電子壓力繼電器用以監測系統壓力，當系統壓力極低，超過比如10s以上的時間，就需要檢查故障如是否有大量漏油的情況，其將停止泵的運轉保護泵。

 A.2 油箱單元

油箱的材料可選的通常為碳鋼或者不銹鋼。碳鋼材料的需要做防銹處理。

 

液壓油可選的類型比較多，最為常用的就是普通抗磨液壓油。工業上為了適應不同的工況需求，如要求抗燃的，則可以考慮水乙二醇或者脂肪酸酯；如需要工作在極低溫工況的，可選用變速箱油或者航空油。

 

油箱上的輔件比較多，比如空氣濾清器，液位控制器，電子溫度計、水分監測儀等。

 

液位控制器可以提供開關量或者模擬量。通常設置為當液位處于極低低位<50%為了保護泵，液壓系統泵停止運行；當液位低于<60%時，液位低報警，提醒液壓操作工及時檢查液位情況，找出原因并采取相關措施；當液位>60%且<90%時，液位正常；當液位高于>90%時，液位高報警，液壓操作工需要查找原因比如是否進水等。

 

電子溫度計實時監控油液溫度。當溫度<25°的時候，溫度過低報警，主泵不能允許；當溫度<35°的時候，加熱器開，當溫度達到40°的時候，加熱器關；當溫度>48°的時候，冷卻器開，當溫度降低到42°的時候，冷卻器關；如果溫度>60°，溫度高報警并停泵。

 

水分檢測儀通常是一個可選項，用以監控液壓系統含水量是否過高。

 

A.3 循環泵組單元

為了提高整個系統循環過濾的效率，大型液壓系統都需要設置一個單獨的循環冷卻過濾過濾回路。圖示黃色箭頭為循環液壓油流動方向，綠色為冷卻水流動方向。

 

只有當循環泵工作之后，主泵才能開啟，以確保主泵殼體得到足夠的沖洗。

 

循環泵用得最多的就是螺桿泵，其流量脈動小，噪音低等優點常常成為標配。除了螺桿泵之外，也可以用齒輪泵或者葉片泵，但是要注意的是，通常，螺桿泵一般自帶溢流閥，而齒輪泵和葉片泵的話，必須在回路上另設計溢流安全閥。

 

加熱器的安裝目前有兩種方式。一種直接裝在油箱箱體上，這種加熱器工作的時候只能加熱局部的液壓油，如果是很大的油箱，很難保證均勻加熱，因此很多公司傾向于循環回路加熱，即把加熱器裝在循環回路上，如上圖所示意，其可以大大的提高加熱效率，避免過熱現象。通常情況下，是把幾個加熱管集成在一個油桶里。加熱器通和斷的邏輯參見油箱單元的描述。

循環過濾器和回油過濾器是回路中必不可少的。對于連續24小時運轉的系統，一般都采用雙筒過濾器，確保不停機情況下在線更換濾芯。

除此之外，冷卻器也是必不可少的。冷卻回路需要外接冷媒介質一般為水。冷卻水的通和斷的邏輯參見油箱單元的描述。根據系統大小和對冷卻效率的要求，可選管式冷卻器或者板式冷卻器。小型系統選用管式較多，大型系統一般都選用板式。

對于一些簡單的液壓控制系統或者對成本比較敏感的系統，也可以把冷卻和過濾器放在主泵的溢流管上。

 

A.4 蓄能器單元

蓄能器組在不同的系統里面作用大不相同，主要有：

• 節省驅動功率

• 能量儲備

• 衰減壓力沖擊

• 減小泵的壓力脈動

• 保持壓力恒定

通常大家比較關心的是蓄能器的充氣壓力Po，這取決于不同的蓄能器功能。

蓄能：Po < 0.9 * P1 (P1為蓄能器的最低工作壓力，這個取決于每個不同的應用工況。其中0.9*P1是充氣壓力極限。下同)

吸收沖擊：Po < （0.6~0.9）*Pm （Pm指平均工作壓力。下同）

吸收脈動：Po = 0.6 * Pm

充氣壓力還需考慮不能超過壓縮比（每種蓄能器的壓縮比不一樣）。壓縮比就是P2/Po，即最高壓力與充氣壓力的比值。

根據蓄能器結構的不同，又可以分為皮囊式蓄能器、活塞式蓄能器、隔膜式蓄能器，如圖示分別從左至右。

下圖示蓄能器組（活塞式蓄能器+氮氣瓶）用以事故緊急功能：當泵停止運行時，蓄能器存儲的壓力油可以確保一連貫的設備完成一次動作，確保整套設備的安全，如在連鑄機中的應用。

未完待續：

圖文介紹如何讀懂液壓系統原理圖（下）