淺談電動(dòng)輪礦用自卸車節(jié)能技術(shù)

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使我國(guó)采礦業(yè)日益繁榮，然而，伴隨出現(xiàn)還有環(huán)境能源等諸多問(wèn)題，而電動(dòng)輪礦用自卸車節(jié)能技術(shù)的出現(xiàn)恰好迎合了這一需要。本文根據(jù)筆者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，從電動(dòng)輪礦用自卸車的液壓系統(tǒng)、整車提升運(yùn)輸以及雙能源技術(shù)三個(gè)方面簡(jiǎn)要闡述了其節(jié)能技術(shù)，并對(duì)各項(xiàng)優(yōu)缺做出了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)輪礦用自卸車；節(jié)能；優(yōu)缺

1.液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

在礦用自卸車中，液壓系統(tǒng)是影響整車工作性能和安全性能的重要環(huán)節(jié)，礦用自卸車的液壓系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和舉升系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

對(duì)于電動(dòng)輪液壓系統(tǒng)，究其實(shí)質(zhì)，它其實(shí)是一種保壓系統(tǒng)，主要由單向閥、定量泵和蓄能器組成，車輛在運(yùn)行的過(guò)程中，只有在舉升環(huán)節(jié)，雙聯(lián)葉片泵的軸端泵才能輸出很大的功率。而這一環(huán)節(jié)所持續(xù)的時(shí)間并不長(zhǎng)，一般也就在20s左右，而至于其他的時(shí)間，則通常是處于卸荷的狀態(tài)。舉升過(guò)程中，軸端泵與蓋端泵兩泵合一，同時(shí)供油至舉升缸內(nèi)，而在剩余的時(shí)間內(nèi)，或者卸荷，或者向制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供油加載。因此，總體而言，蓋端泵在很大一段時(shí)間之內(nèi)都是在卸荷與供油加載之間循環(huán)往復(fù)。

電動(dòng)輪液壓系統(tǒng)能量損耗主要是在單向閥的泄漏和葉片泵的輸入功率損耗兩個(gè)方面。一般情況下，我們通過(guò)對(duì)保壓系統(tǒng)進(jìn)行建模，再輔以MATLAB進(jìn)行仿真計(jì)算，便能得出該系統(tǒng)中能量消耗在總系統(tǒng)消耗中的所占比例，當(dāng)然，也能確定上述兩部分損失各自所占據(jù)的比例。

通常，在液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)中，我們會(huì)從動(dòng)力裝置與液壓系統(tǒng)的匹配方面入手，建立一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)（包括泵、閥、負(fù)載和柴油機(jī)等）用以研究節(jié)能問(wèn)題，協(xié)調(diào)控制策略，解決能量消耗嚴(yán)重的問(wèn)題。

2.燃油預(yù)熱技術(shù)

冬季氣溫下降到-5攝氏度以下時(shí)，車輛停留時(shí)間稍長(zhǎng)或者燃油型號(hào)未及時(shí)更換，就會(huì)出現(xiàn)因天氣過(guò)冷柴油凝結(jié)形成蠟皮狀，堵塞管路及噴油器等情況，從而造成車輛無(wú)法啟動(dòng)問(wèn)題，耽誤出車時(shí)間，影響生產(chǎn)。因此，為解決這一弊端，達(dá)到節(jié)能經(jīng)濟(jì)的效果，我們?cè)陔妱?dòng)輪礦自卸車上設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的燃油預(yù)熱裝置。與以往其他的燃油預(yù)熱裝置不同， 這種燃油預(yù)熱裝置不消耗動(dòng)能或電能， 只是利用發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)水套中80 e - 90e循環(huán)水的熱量， 將燃油在預(yù)熱裝置中與高溫循環(huán)水進(jìn)行熱交換。該裝置安裝在自卸車發(fā)動(dòng)機(jī)的供油系統(tǒng)中， 在燃油供給管路上對(duì)燃油進(jìn)行預(yù)加熱， 使噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸前的燃油溫度能夠保持在某一特定的溫度范圍， 而這一溫度范圍應(yīng)該是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性最佳的溫度范圍。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試， 尋找燃油溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系特性， 尋求柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油燃燒最佳溫度范圍。并通過(guò)在燃油預(yù)熱裝置上加裝溫度傳感器和溫度開(kāi)關(guān)控制閥， 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)定溫度范圍的調(diào)整、控制。在交換過(guò)程中， 不適宜無(wú)限制地進(jìn)行熱量熱交換， 燃油溫度也不適宜高于臨界值以上， 因燃油溫度過(guò)高反而會(huì)使燃油經(jīng)濟(jì)性下降， 因此， 需要對(duì)燃油預(yù)熱裝置進(jìn)行溫度控制。

為能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的準(zhǔn)確控制，我們將該預(yù)熱裝置安裝在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架的供油系統(tǒng)上，然后通過(guò)人為控制溫度，使其在30℃～90℃之間，接著改變熱交換器循環(huán)水的流速、流量，使得溫度逐漸升高，并記錄下發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。最后，通過(guò)上述的燃油消耗量隨燃油預(yù)熱溫度變化的特性試驗(yàn)可知，燃油預(yù)熱裝置通過(guò)對(duì)燃油加熱，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量的降低，但如果發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油預(yù)熱溫度持續(xù)升高，燃油消耗量并不是一直線性減少，而是在預(yù)熱溫度超過(guò)某一界限值之后，燃油量則會(huì)相反地呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，燃油消耗量隨溫度變化的拐點(diǎn)溫度值大約是42℃。因此，在燃油預(yù)熱系統(tǒng)中溫度控制時(shí)，要保證溫度不超過(guò)42℃，否則不僅達(dá)不到到節(jié)能省油的效果，還會(huì)造成耗油量的增加。

3.雙能源技術(shù)

3.1.工作原理

雙能源技術(shù)的工作原理是加裝受電裝置于普通電動(dòng)輪上以做成雙能源電動(dòng)輪，運(yùn)行過(guò)程中，道路上架設(shè)下行和上行電氣牽引供電線路。電動(dòng)輪通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力牽引使其從裝載點(diǎn)（或卸料點(diǎn)）至供電線路，然后，上坡時(shí)連接供電線路與受電弓，供電線路提供主要的運(yùn)行動(dòng)力，于此同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢運(yùn)行，借此為輔助系統(tǒng)（包括制動(dòng)、電氣、照明等）提供電力。而在下坡時(shí)，電動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)則轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)，下降過(guò)程中的勢(shì)能也將會(huì)被轉(zhuǎn)化成電能反饋到電網(wǎng)中。

一些重型礦用電動(dòng)輪自卸車基于這一技術(shù)，引入了雙能源車，這種雙能源車主要采用本身的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助架線供電作為雙能源運(yùn)行。平道行駛時(shí)，主要由柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，下坡時(shí)，礦用電動(dòng)輪自卸車制動(dòng)所產(chǎn)生的電能通過(guò)輔助架線返回到電網(wǎng)，上坡時(shí)，柴油機(jī)僅僅怠速運(yùn)行，自卸車是采用輔助架線直接供電以產(chǎn)生牽引力。這種雙能源車的出現(xiàn)有效解決了上坡發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足等問(wèn)題，同時(shí)由于減少了柴油機(jī)的廢氣排放，使其在環(huán)境保護(hù)方面效果尤為突出。

3.2.存在問(wèn)題

供電線路的導(dǎo)線截面積較大，且變電站的布置較為繁雜，相對(duì)于普通的路面較寬，因而在供電線路上所花費(fèi)的資金較高。并且，伴隨著采掘面的變化，供電線路常常需要作出調(diào)整，過(guò)程十分繁雜。另外，電動(dòng)輪換班時(shí)極容易造成整個(gè)礦山電網(wǎng)負(fù)荷產(chǎn)生變化，從而沖擊整個(gè)供電系統(tǒng)。

3.3.主要優(yōu)點(diǎn)

采用這種雙能源技術(shù)優(yōu)越性顯著，首先，有效降低電動(dòng)輪發(fā)動(dòng)機(jī)功率，因其上坡時(shí)電網(wǎng)是主要?jiǎng)恿?lái)源，所以在設(shè)計(jì)之初可以適當(dāng)減小發(fā)動(dòng)機(jī)功率，以求降低成本。其次，提高爬坡的速度，因?yàn)槠鋭?dòng)力源于電網(wǎng)，不受發(fā)動(dòng)機(jī)的限制，所以只要驅(qū)動(dòng)電機(jī)允許，爬坡速度可以大幅度增加。最后，雙能源技術(shù)系統(tǒng)中一部分柴油是用電力替代，這就在一定程度上減少了廢氣的排放，比較環(huán)保。

4.結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今世界，隨著環(huán)境保護(hù)的重要性被越來(lái)越多的人所認(rèn)可，未來(lái)的人類活動(dòng)中，“節(jié)能”一詞必然會(huì)上升到一個(gè)全新的高度。而電動(dòng)輪礦用自卸車節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用正是響應(yīng)這一時(shí)代潮流的表現(xiàn)，相信企業(yè)只要能夠堅(jiān)持應(yīng)用這一技術(shù)并不斷挖掘其潛力，就一定能夠提高企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力，從而立于不敗之地。

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