機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用分析

楊劍，王江萍，王國(guó)杰

（1.西安石油大學(xué)，陜西西安，710065；2.山西北方風(fēng)雷工業(yè)集團(tuán)有限公司，山西侯馬，043013）

1 相關(guān)知識(shí)論述

1.1 機(jī)械電子節(jié)能內(nèi)涵

通常情況下，機(jī)械電子節(jié)能包含廣義與狹義節(jié)能兩種情況，也就是有用與無(wú)用功率節(jié)能。其中，前者主要指機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，形成外部做功功率。在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，屬于不同執(zhí)行結(jié)果共同協(xié)調(diào)作業(yè)，以此完成分配的任務(wù)，有效傳遞并轉(zhuǎn)換能量。在此過(guò)程中，做功功率影響因素主要包含能量轉(zhuǎn)換與分配兩方面。實(shí)際工作中，工作人員深入研究能量傳遞與供需間的關(guān)系，協(xié)調(diào)并優(yōu)化能量傳遞與供需，在此基礎(chǔ)上，合理分配各執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制目標(biāo)。后者無(wú)功功率技能主要包含機(jī)械設(shè)備能量轉(zhuǎn)換、傳遞與對(duì)外做功等三方面，因而必須要對(duì)設(shè)備功率運(yùn)行流程了解透徹。比如，柴油機(jī)做功過(guò)程中，主要是將柴油化學(xué)能量轉(zhuǎn)為機(jī)械設(shè)備所需的機(jī)械能力。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外所用的全過(guò)程調(diào)速與電控，確保設(shè)備間有效轉(zhuǎn)換能量與耗能。另外，液壓水泵設(shè)備，主要是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為液壓能。該設(shè)備通過(guò)恒定功率控制系統(tǒng)，有效控制壓力切斷與流量，促使液壓水泵設(shè)備間的耗能與能量轉(zhuǎn)換控制得當(dāng)了明顯改善。如果柴油機(jī)與液壓水泵分別處于能量供應(yīng)與需求方情況下，液壓水泵設(shè)備整體運(yùn)行耗能得當(dāng)明顯改善，從而有效控制能量轉(zhuǎn)換情況。柴油機(jī)與液壓泵間的能力轉(zhuǎn)換以雙方供應(yīng)關(guān)系的改善為主，柴油能源逐漸降低的基礎(chǔ)上，為了確保機(jī)械電子設(shè)備運(yùn)行需求得到滿足，進(jìn)行做功生產(chǎn)目標(biāo)，利用水泵轉(zhuǎn)換能量，柴油能耗降低，以此有效調(diào)節(jié)并改善雙方能量與能耗轉(zhuǎn)換情況，通過(guò)能量控制與調(diào)節(jié)，全面控制設(shè)備做功與耗能特性。

1.2 廣義節(jié)能

對(duì)于工程機(jī)械而言，廣義節(jié)能對(duì)其提出的要求主要體現(xiàn)為效率、動(dòng)態(tài)匹配、作業(yè)效率與不同功率間的有效配合?，F(xiàn)有節(jié)能控制技術(shù)多以怎樣有效傳遞并匹配供需雙方功率為主，不重視各功率配合的有效性。另外，作業(yè)效率主要指單位時(shí)間內(nèi)，工程機(jī)械作業(yè)量。作業(yè)效率的提高，節(jié)能性反而會(huì)降低。所以，必須要在作業(yè)效率相同條件下，比較節(jié)能性能，以此獲得更加可靠的對(duì)比結(jié)果。由此可以發(fā)現(xiàn)，功率傳遞與供求雙方的動(dòng)態(tài)匹配對(duì)節(jié)能有一定的影響，同時(shí)不同功率流配合是否影響，也會(huì)影響到節(jié)能，且作業(yè)效率對(duì)節(jié)能效果產(chǎn)生的影響也是不容忽視的。

2 機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 建立新型電子功率節(jié)能控制系統(tǒng)

圖1 整體節(jié)能控制目標(biāo)

借助電控噴油柴油機(jī)、電比例液壓泵與發(fā)動(dòng)機(jī)等，構(gòu)建新型電功率節(jié)能控制系統(tǒng)。以新興電控系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備能量產(chǎn)地與原件轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)有效控制，提高硬件使用效率，獲得最小化功能，以此有效應(yīng)用智能控制系統(tǒng)。如下圖1所示，整體節(jié)能控制目標(biāo)包含協(xié)同作業(yè)、作業(yè)效率及傳統(tǒng)作業(yè)等三種目標(biāo)，其中每一節(jié)能目標(biāo)又包含不同小節(jié)能目標(biāo)，構(gòu)成的節(jié)能結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為：（1）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持統(tǒng)一的控制目標(biāo)；（2）將整體節(jié)能目標(biāo)用于最終目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全局節(jié)能與合理控制目標(biāo)；（3）以作業(yè)效率與經(jīng)濟(jì)效益為節(jié)能奠定基礎(chǔ)；（4）合理制定節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.2 建立完善的電子分控系統(tǒng)

圖2 電子分布式控制系統(tǒng)

電子分控系統(tǒng)的建立，有效控制機(jī)械設(shè)備功率與液壓系統(tǒng)，因控制系統(tǒng)能夠處理液壓系統(tǒng)壓力信息，因而必須要具備一定的信息響應(yīng)能力。但當(dāng)前，現(xiàn)有技術(shù)條件，難以及時(shí)處理壓力信息。此種情況下，設(shè)立獨(dú)立液壓泵、液壓閥與發(fā)動(dòng)機(jī)等控制器，有效連接各獨(dú)立控制與總控其，設(shè)置總線控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分控目標(biāo)。如下圖2所示，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行參數(shù)與用戶耗油量控制情況，機(jī)械設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)，再由總控系統(tǒng)發(fā)出控制命令；液壓泵參考泵出口壓力表數(shù)據(jù)，合理調(diào)節(jié)液壓泵排量，并將相關(guān)數(shù)據(jù)反饋到總控系統(tǒng)，由總控系統(tǒng)接受其它控制系統(tǒng)傳送的命令。

液壓閥接收到操作人員發(fā)出的控制命令，有效控制液壓閥運(yùn)行情況，并將獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)反饋到總控系統(tǒng)，再由總控系統(tǒng)接受其它控制系統(tǒng)發(fā)出的操作指令，以此實(shí)現(xiàn)全面控制。采用總線分布式控制系統(tǒng)，一定程度上，使得系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)處理速度與效率得到明顯提高，機(jī)械設(shè)備能耗實(shí)現(xiàn)了權(quán)限電子系統(tǒng)控制目標(biāo)，從根本上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能控制技術(shù)科有效控制能源耗損，發(fā)揮局部效用，提高能源使用效率。機(jī)械電子控制技術(shù)發(fā)展時(shí)，應(yīng)將節(jié)能控制系統(tǒng)與權(quán)限電控節(jié)能技術(shù)作為研究的重要，加大技術(shù)開(kāi)發(fā)力度，同時(shí)加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用管理，基于此動(dòng)態(tài)工況與功率，有效降低能耗，為機(jī)械電子行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)奠定良好的基礎(chǔ)。