冶金工廠配套的液壓系統(tǒng)往往需要配備獨立的循環(huán)過濾冷卻裝置，對循環(huán)油泵流量的選擇如何能夠合理有效的配置，是保證系統(tǒng)介質(zhì)工作溫度高效控制及系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行的一個重要環(huán)節(jié)。該文主要根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱及冷卻散熱功率推導(dǎo)出簡便快捷計算循環(huán)油泵流量的公式，并對循環(huán)過濾冷卻裝置及主要元件配置的特點進(jìn)行了論述，具體涉及了油箱有效容積、循環(huán)油泵安全閥、冷卻水閥、循環(huán)過濾器等相關(guān)影響因素。

　　引言

　　在冶金工廠應(yīng)用的中大型液壓系統(tǒng)普遍采用獨立的循環(huán)過濾、冷卻裝置，以保證液壓系統(tǒng)對污染度和工作油溫的控制需要。隨著市場競爭日益劇烈，近些年液壓系統(tǒng)控制回路也往往因為選擇高壓緊湊集成的液壓元件和控制閥組，特別是采用伺服或高頻響比例控制技術(shù)，對液壓系統(tǒng)帶來發(fā)熱功率增加的趨勢較為明顯。為滿足液壓系統(tǒng)油溫的合理控制范圍，往往需要確定循環(huán)冷卻油泵的流量、冷卻水流量、冷卻器散熱面積等參數(shù)以滿足冷卻器的散熱功率、自然散熱功率與系統(tǒng)發(fā)熱功率的平衡。而確定循環(huán)冷卻油泵的流量是選擇冷卻器散熱面積的前提條件，這里重點就根據(jù)冷卻器的散熱功率確定循環(huán)油泵的流量進(jìn)行公式的推導(dǎo)及論述。

1、液壓系統(tǒng)介質(zhì)溫度平衡的主要影響因素

　　在液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)溫度的平衡上有諸多影響因素，如系統(tǒng)的發(fā)熱功率、冷卻器散熱功率(包含冷卻面積、油流量、水流量、進(jìn)水溫度、進(jìn)油溫度、出水溫度、出油溫度、流程結(jié)構(gòu))、壓力損失(水回路的壓力損失會影響到水流量)、環(huán)境溫度、通風(fēng)條件、油箱及管路的散熱面積等等，如圖1所示，另外還有液壓介質(zhì)、冷卻介質(zhì)的密度、比熱容等方面的影響。

圖1 液壓系統(tǒng)介質(zhì)溫度平衡的主要影響因素

　　而在冷卻器換熱的動態(tài)過程中，只有換熱面積和結(jié)構(gòu)是固定不變的。冷卻器的油流量即是循環(huán)油泵的流量，在上述影響因素中也起著關(guān)鍵作用，一經(jīng)確定后通過冷卻器的油的流量通常也是相對比較穩(wěn)定的，其冷卻功率主要將隨進(jìn)出口的油溫、進(jìn)出口的水溫、進(jìn)口的水量變化而變化，達(dá)到相對的動態(tài)平衡。而環(huán)境溫度則對系統(tǒng)的自然散熱影響較大。這里主要討論如何根據(jù)冷卻器所需的散熱功率來簡快速確定循環(huán)油泵流量的問題，或者說快捷的確定循環(huán)油泵流量的選擇范圍。

2、循環(huán)油泵流量的選擇方法

　　根據(jù)系統(tǒng)的發(fā)熱功率確定冷卻器的散熱功率及循環(huán)油泵流量的選擇方法，我們知道系統(tǒng)發(fā)熱功率的計算方法，在機(jī)械設(shè)計手冊(第五版液壓傳動單行本)中表21-8-180給出的散熱計算的公式，通過該表中的散熱計算公式我們也可導(dǎo)出自然散熱功率Ho：

　　我們可以理解需要冷卻器散熱的功率首先會使系統(tǒng)油箱內(nèi)的工作介質(zhì)產(chǎn)生溫度的升高，同時再通過冷卻器進(jìn)行熱交換使介質(zhì)的工作溫度維持某一階段的平衡。而經(jīng)過冷卻器油的流量對冷卻器的散熱功率有著關(guān)鍵的作用。以下介紹一種便捷的方法確定用于冷卻的循環(huán)油泵流量的選擇方法。

　　首先我們根據(jù)需要冷卻器的散熱功率Hc在單位時間內(nèi)使油箱內(nèi)介質(zhì)產(chǎn)生的溫升：ΔTot。這里以礦物油為例，我們可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊(第五版液壓傳動單行本)表21-8-181油箱中的油液加熱公式推導(dǎo)出需要冷卻器散熱功率對油箱油液所產(chǎn)生的溫升，根據(jù)公式：

4、結(jié)論

　　本文就根據(jù)冷卻器散熱功率確定循環(huán)油泵流量的選擇方法進(jìn)行了論述，為冷卻器的選擇計算提供方便，即在首先確定系統(tǒng)需要冷卻器的散熱功率、工作介質(zhì)的比熱容和密度的前提下，預(yù)設(shè)定一個經(jīng)過冷卻器進(jìn)出油口油的溫降，通過公式(13)可便捷計算出循環(huán)油泵的流量范圍，從而根據(jù)循環(huán)油泵樣本確定油泵型號，然后再完成對冷卻器進(jìn)行選型計算，為冷卻器的選型過程中確定循環(huán)油泵流量提供了一個簡便實用的方法,基本上可一次完成循環(huán)油泵流量和冷卻器的選型。由公式(13)可以看出所需循環(huán)油泵流量Q 與散熱功率Hc成正比，與冷卻器進(jìn)出油口溫降成反比，與折算系數(shù)k成正比，或者說與介質(zhì)的比熱容c 和介質(zhì)的密度γ成反比。循環(huán)油泵流量Q 在冷卻器散熱問題上與油箱的容積或者與油箱循環(huán)次數(shù)并無直接關(guān)系。

　　當(dāng)工作介質(zhì)為礦物油，設(shè)定經(jīng)過冷卻器進(jìn)出油口油的溫降為8℃時，循環(huán)泵流量Q(L/min)≈4～5倍的散熱功率Hc(kW)。在實際應(yīng)用中具體可根據(jù)液壓系統(tǒng)本身的特點及工廠實際條件來合理選擇應(yīng)用，以便更好的提高冷卻裝置的工作效率。