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【軸套廠家】剖析工程機械電子節能控制技術現狀

2019-04-23 10:08:08

本文軸套廠家進行了研究分析,內容主要是當期工程機械在作業性能、操作舒適性以及控制能耗等方面有著極為嚴格的要求。雖然當前我國工程機械借助控制系統可以實現對局部優化節能的有效控制,但是在整體節能效果以及作業效率方面與世界先進水平還存在有一定的差距。將電子節能控制技術結合電噴發動發動機控制應用在工程機械中,在工程機械節能方面有著十分重要的作用和意義。

1.工程機械電子節能
 
(1)電子節能的含義
 
工程機械電子節能主要是指在工程機械運行過程中,傳遞和轉化的能量所做有用功,主要為提高機械施工的有效輸出功率。工程機械施工過程中,想要實現對輸出功率的提高,可以從兩個方面出發分析考慮,一方面是提高功率傳輸的有效性,另一方面是提高不同功率配合的有效性。從廣義角度出發,節能概念涉及工作效率、動態匹配以及功率流之間作業效率、配合等方面內容。
 
(2)電子節能控制系統的建立
 
在工程機械施工過程中,為了提高工程機械電子節能控制系統建立的有效性,就需要結合整個工程機械運行系統展開分析研究,實現工程機械施工節能目標。工程機械電子節能控制系統的建立,以節能指標作為普遍觀察利用的指標,通過節能指標,能夠綜合分析比較工程機械節能水平,提高節能目標建立的科學合理性。
 
軸套廠家以大型銑刨機為例,發動機功率主要分配在銑刨作業、行走以及其他輔助功能,其中銑刨作業消耗功率多,其動力傳輸線路如圖1所示。由圖1可知,銑刨機的電氣控制系統包含發動機部分的控制、行走泵及行走馬達控制、銑刨鼓控制、灑水系統控制、轉向系統控制、輸料帶控制、輔助工作機構控制等。
 
實現大型銑刨機有效節能,就是要在提高不同功率配合的有效性上下功夫,實現行走消耗功率和銑刨作業消耗功率自分配,同時結合發動機獨立散熱功能,完成工作效率、動態匹配以及功率流之間作業效率、配合等方面內容。
 
2.工程機械功率流控制
 
傳統工程機械節能控制技術可以取得一定的節能效果,但是還需要進一步改進和提高,從能量轉換角度而言,在工程機械作業展開作業時,實際上時不同能量形式的有效轉化,之后進行傳遞和輸出。因此,想要研究節能,就需要做好對功率流的分析。
 
部分工程機械以柴油機為原動機,其動力完全依靠柴油化學能,之后將其轉變為機械能,借助轉矩傳遞至傳動系統,實現對能量的轉化。柴油機中的節能方式有2種,一種是電控噴油技術,一種是全程調速技術。這2種技術都可以提高柴油機工作效率,降低柴油消耗,之后完成化學能向機械能的轉化,轉化為動能和電能。

柴油機與液壓泵之間屬于能量供應方以及需求方,軸套廠家為了實現對供需關系的改善,選擇轉速感應控制以及功率極限載荷控制等方式,將2種節能方式聯合在一起實現對能耗和動力特性的優化和改善。為了實現對供需關系的有效匹配,往往會選擇符合傳感控制以及負流量控制等方式。這些傳統的控制技術只能實現對局部能耗的有效控制,在整機作業系統節能方面很難取得理想的控制效果。
 
軸套廠家以大型銑刨機為例,其控制系統包含功率自分配功能模塊。當發動機在全負荷狀態下工作時,系統實時檢測發動機轉速的變化。如果發動機的轉速小于給定的目標轉速,將降低行走泵的排量,使機器的行走速度降低,從而將分配出來的這一部分行走功率用于銑刨作業。如果發動機的轉速大于給定的目標轉速,將增加行走泵的排量,使機器的行走速度加快,終使發動機在設定的狀態下工作,保證發動機的額定功率能夠被充分利用。然而,當發動機在小負荷工作時,就算此時把行走泵的排量加到較大,發動機也無法在額定功率下運行,為此可通過調節發動機油門的開度進而調節發動機的較大輸出功率,以達到節能的目的。圖2是行走變量泵控制策略示意圖。
 
當銑刨機處于手動狀態時,先將發動機油門置于較大位置,再調節行走手柄,控制器根據行走手柄所給電壓大小來調節所輸出的電流,進而控制變量泵的排量。
 
自動狀態時,作業一開始,系統自動將發動機油門置于較大位置,由控制器根據發動機轉速的變化提供0~I范圍內的控制電流;自動狀態輸出電流的大小取決于發動機的轉速,即外負荷大小。
 
當轉速n小于設定轉速ne時,控制器減小輸出的電流I,降低行走泵的排量,使車輛的作業速度降低;反之,則增加行走泵的排量,如果這個過程能使發動機在額定工況下工作,油門的位置將固定不變;如果此時發動機的功率還有剩余,要適當減小油門開度,使發動機在設定的轉速下工作。
 
對于大型銑刨機而言,發動機較大功率區間的轉速在1900~2100r/min,發動機能夠較大限度的發揮工作能力。考慮銑刨機負載變化較大,為了防止柴油機因負載太大而熄火,應讓柴油機工作在距離較大扭矩點1400r/min一段距離的轉速區域。
 
在實際工作中,由于銑刨工況的復雜性,銑刨機可能遇到一些突然的大負荷,發動機轉速急速下降可能造成柴油機熄火,因此,需要設定一個轉速n3,在發動機降到該點時,采取緊急措施,直接將行走速度設為零。
 
發動機轉速與扭矩和功率關系曲線如圖4所示。從發動機扭矩曲線可以看到,發動機較大扭矩點位于1400r/min左右。若將n3設為1400r/min,因發動機來不及反映會導致熄火,為此可將n3設為離1400r/min一段距離。此時當外扭矩越過n3時,發動機繼續掉速以應對,并將行走速度降為零,可保護發動機免于熄火。
 
當發動機轉速小于1900r/min時,控制器將輸出的電流值減少,使行走驅動泵斜盤角減小,進而降低行走速度,直到發動機的轉速值重新回到1900r/min以上;在突遇大負載導致發動機轉速急劇下降到1550r/min時,行走泵斜盤返回中位,車輛停止行走;工作時若負荷很小,且發動機的轉速高于2100r/min時,則控制器將輸出電流增大,控制行走驅動泵斜盤增大,從而提高行走的速度;當柴油機轉速位于1900~2100r/min區間內時,則維持當前的線圈控制電流不變。

3.工程機械電子節能控制技術
 
(1)全電控功率控制系統
 
我國當前大力提倡環保、節能理念,為了更好地促進我國社會經濟的可持續發展,就需要針對節能技術展開深入的研究分析。全電控傳動系統主要組成部分有電比例液壓泵、柴油機、液壓馬達以及控制閥。隨著當前硬件的通用化水平不斷提高,控制系統向著智能化方向發展趨勢明顯,借助軟件系統,能夠顯著提高控制參數的準確性,實現對機械運轉過程的在線調節。
 
(2)節能分布式控制技術
 
在進行全電控液壓控制系統的構建時,首先要構建全電控功率系統,之后建立信息傳輸控制系統,實現對液壓系統中壓力信息的有效傳輸,促進節能控制系統的可持續發展。結合實際操作技術條件,當前機械工程中的器械很難滿足壓力信息處理方面的需求,只有開發出特定液壓泵控制設備,才能在較短時間內實現對信息數據的處理,實現構建總線控制分布式體系目的。操作人員只需要借助相關的指令,就可以實現對液壓閥控制設備數據信息的接收。
 
在下達操作指令時,可以按照以下幾個步驟進行:首先,做好對液壓閥的監控;其次,將顯示數據傳遞至總線,總線在控制指令下實現對設備傳達信息的接收;應用分布式控制系統。通過這種方式,可以使監控信息速度以及信息處理速度具有顯著的提高,更好地滿足節能分布式控制技術要求,實現節能。執行系統通過總線分布控制,可將發動機耗油量等參數完整、及時地傳遞至統計系統,提升信息處理效率和速度,實現節約能耗。

(3)電子功率控制節能系統
 
對于電子功率控制節能系統,節能指標可以按照有效功率與油耗的比值計算,結合作業效率、傳統節能控制以及公共作業幾個方面的內容,可以該比值實現對節能效果的比較和評價。節能控制目標有3個方面內容,分別為作業效率目標、傳統作業目標、協調目標。綜上所述,想要實現節能電子控制系統目標,就需要對傳統的電子控制系統中存在的不足和缺陷進行優化完善,突破傳統控制有效途徑,構建全電控功率系統以及分布式總線控制系統。軸套廠家認為基于總線分布控制執行,才能更好的實現對傳統電子控制系統的發展和完善,為工程機械電子節能控制技術的發展打下良好的基礎,實現對現代工業機械節能技術發展的引導和促進。
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