節(jié)能控制技術(shù)在機(jī)械電子工程中的應(yīng)用

周巖巖

【摘 ?要】在構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)的背景下，機(jī)械電子工程也必須要做到節(jié)能化。為此，筆者結(jié)合個(gè)人在機(jī)械電子工程節(jié)能控制技術(shù)上的研究經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)：，就機(jī)械電子工程節(jié)能展開(kāi)粗淺的剖析，提出行之有效的機(jī)械電子工程節(jié)能控制技術(shù)，以供廣大同行參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械電子工程;節(jié)能控制技術(shù)

電子節(jié)能控制技術(shù)作為一項(xiàng)基于廣義節(jié)能概念的機(jī)械電子工程節(jié)能技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械電子工程節(jié)能化有著十分重要的推動(dòng)性作用。尤其是近些年來(lái)，機(jī)械電子工程面對(duì)不斷提高的高工作性能，低能量消耗要求，做不到節(jié)能化儼然已經(jīng)很難適合現(xiàn)代化社會(huì)的生產(chǎn)需求。所以，以下筆者圍繞機(jī)械電子工程技能控制技術(shù)展開(kāi)粗淺的探討與分析，以期為突破傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)，取得更加良好的節(jié)能效果做有意的鋪墊。

1.對(duì)機(jī)械電子工程的節(jié)能概述

第一，節(jié)能理念的廣義概念。機(jī)械電子工程運(yùn)行的終極目標(biāo)就是在傳遞、轉(zhuǎn)換能量的過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外做功的實(shí)際效果。由于大部分機(jī)械電子工程都是由幾個(gè)共同協(xié)作的運(yùn)行結(jié)構(gòu)組成，所以對(duì)有效功率輸出有影響因素的是：在功率不同之間的相互合作及其傳遞的過(guò)程。因此，當(dāng)前人們往往都將節(jié)能控制技術(shù)的主要關(guān)注焦點(diǎn)放在了供需雙方的共同合作以及傳遞環(huán)節(jié)之上。機(jī)械工程在單位時(shí)間內(nèi)完成的工作量是工作效率。而矛盾恰恰就出現(xiàn)在工作效率與節(jié)能之間，也就是說(shuō)性能的提升也就意味著要以另一方需求降低為前提條件。所以，比較消耗的能源數(shù)據(jù)之時(shí)，必須要保證其能夠等同于工作效率。

第二，對(duì)機(jī)械電子工程的功率流程分析。機(jī)械電子工程的運(yùn)行過(guò)程也就是其所轉(zhuǎn)換的能源對(duì)外做功、傳遞的過(guò)程。因此，在功率流程的研究過(guò)程中充分借助能量實(shí)施分析，可謂是開(kāi)展機(jī)械電子工程節(jié)能研究的一個(gè)重要步驟。以下筆者即以動(dòng)力主要來(lái)源為柴油機(jī)的機(jī)械工程進(jìn)行舉例分析。柴油的化學(xué)能就是柴油機(jī)機(jī)械工程的主要?jiǎng)恿?lái)源所在，其可被轉(zhuǎn)化為可輸出的機(jī)械能。就轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩方向來(lái)說(shuō)，通過(guò)調(diào)速噴油和電控的控制技術(shù)來(lái)改善優(yōu)化柴油機(jī)的能量消耗特征及其動(dòng)力特點(diǎn)是目前選擇的主流方案。這是因?yàn)橐簤罕脮?huì)吸收掉柴油機(jī)輸出的機(jī)械性能，并將其轉(zhuǎn)換為液壓能。而就壓力和流量方面來(lái)說(shuō)，通過(guò)恒定功率，切斷壓力，正流量的控制技術(shù)來(lái)優(yōu)化改進(jìn)液壓泵的能量消耗特征及其動(dòng)力特性是目前的首選方案。這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)與液壓泵分別是能量的供應(yīng)方與能量的需求方，為此就必須要改進(jìn)他們之間的供求關(guān)系，可采用控制液壓以及發(fā)動(dòng)機(jī)功率極限荷載等手段對(duì)動(dòng)力特征與能源消耗特點(diǎn)實(shí)施改進(jìn)。而液壓能夠吸收液壓泵傳遞出來(lái)的能量，并通過(guò)調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力、流量、方向，給對(duì)應(yīng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)輸送相應(yīng)的壓力與流量，通過(guò)LUDV技術(shù)最大限度的消除在并聯(lián)回路上的負(fù)荷差異、分配流量，通過(guò)控制負(fù)流量或者控制負(fù)荷傳感的方法來(lái)改善優(yōu)化他們之間的供給與需求的關(guān)系。

2.機(jī)械電子工程節(jié)能控制技術(shù)

傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)在局部改善方面已經(jīng)體現(xiàn)出了十分良好的應(yīng)用效果，但是為了獲得更為良好的節(jié)能效果，就必須要在傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)的基礎(chǔ)上再次實(shí)施突破。如，對(duì)固定功率配置實(shí)施改善，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功率配置的動(dòng)態(tài)化;在操作方式之上建立工作效率管理系統(tǒng)，使操作者的造作目標(biāo)能夠具有更加清晰的方向;選擇識(shí)別技術(shù)在操作方式之上設(shè)立相對(duì)應(yīng)的功率動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)。

第一，實(shí)施全電控節(jié)能控制技術(shù)。對(duì)于機(jī)械電子工程系統(tǒng)而言，通過(guò)電比例液壓泵、電比例馬達(dá)、電比液壓閥以及電控噴油柴油機(jī)能夠共同組成一個(gè)利用全電控實(shí)施作業(yè)工作的傳動(dòng)系統(tǒng)。正是因?yàn)?，采用的轉(zhuǎn)換原件和功率輸出裝置全部電控，所以硬件功能最小化且硬件的使用程度大幅度提升，也就進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了智能控制的高級(jí)化以及感知的進(jìn)一步深入化。同時(shí)，由于軟件完全承擔(dān)了系統(tǒng)的控制功能與專用功能，操作者也就可以結(jié)合實(shí)際的操作情況對(duì)運(yùn)行之中的參數(shù)進(jìn)行在線控制與在線調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)柔性參數(shù)配比，從而使全局節(jié)能效果得到有效的提高。

第二，分布式節(jié)能控制技術(shù)。對(duì)全電控的功率系統(tǒng)，尤其是全電控的液壓系統(tǒng)的建立，相應(yīng)系統(tǒng)的壓力信號(hào)需要被控制程序進(jìn)行處理，這也就是一種非常高的要求對(duì)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這種對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行及時(shí)處理的需求，憑借當(dāng)前的機(jī)械工程控制器的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)還無(wú)法完全滿足。要滿足對(duì)各種數(shù)據(jù)、信號(hào)處理速度的硬性需求，就要研制專用的以總線為基本的液壓閥控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和液壓泵控制器，高速總線與每個(gè)控制器相互連接，建立一種以總線為基礎(chǔ)的分布式節(jié)能控制系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器依據(jù)操作者的指令和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，與此同時(shí)，將與其有關(guān)的數(shù)據(jù)傳遞到總線，其他控制器的指令也可以在總線上獲取;參照液壓泵出口的壓力信號(hào)，液壓泵控制器可以調(diào)節(jié)其排量信號(hào)，總線接收相關(guān)數(shù)據(jù)，并且接受其他控制器的控制命令;操作者的操作命令由液壓閥控制器接收，并且依據(jù)命令對(duì)液壓閥進(jìn)行控制，發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)到總線，同時(shí)通過(guò)總線接受其它控制的控制命令。這種以總線為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)，對(duì)信息的傳輸和處理速度的控制都有了特別大的提升，分布式節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)全電控功率系統(tǒng)的控制需求給予滿足。

第三，全局節(jié)能控制系統(tǒng)。對(duì)機(jī)械工作性能的增強(qiáng)、能耗的降低來(lái)說(shuō)，全局節(jié)能的意義重要且深遠(yuǎn)。把外界的負(fù)載和整個(gè)機(jī)械工程進(jìn)行研究，才可以建立全局節(jié)能控制系統(tǒng)，并且要將作業(yè)效率、傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)和協(xié)同控制的多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)置為節(jié)能目標(biāo)，才能夠取得節(jié)能效果的最大化。對(duì)于簡(jiǎn)便的定量分析節(jié)能效果，全局的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)可以定義如下：全局節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)=有效對(duì)外做功/（工作時(shí)間*耗油量）=有效功率/耗油量。該定義對(duì)協(xié)同控制的多執(zhí)行機(jī)構(gòu)、作業(yè)效率和傳統(tǒng)化的節(jié)能控制技術(shù)多方面的內(nèi)容均有考慮，對(duì)機(jī)械工程的特性評(píng)價(jià)也較為全面。劃分為三個(gè)目標(biāo)有助于全局節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)即傳統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)、工作效率目標(biāo)和協(xié)同工作目標(biāo)。每個(gè)目標(biāo)都可以在自身的基礎(chǔ)之上細(xì)分成為系統(tǒng)目標(biāo)，元器件目標(biāo)和小部件目標(biāo)，控制機(jī)械工程中的各個(gè)部件的工作效率情況，能源消耗情況和協(xié)同工作情況，實(shí)現(xiàn)全局節(jié)能的目的。

將電子節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械電子工程之中，對(duì)進(jìn)一步節(jié)省機(jī)械電子工程的能耗而言有著至關(guān)重要的作用。尤其是在大力倡導(dǎo)構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)的今天，如若機(jī)械電子工程無(wú)法做到節(jié)能化勢(shì)必難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，勢(shì)必會(huì)被社會(huì)所淘汰。因此，在今后的研究工作上，還必須要加強(qiáng)對(duì)節(jié)能控制技術(shù)的研究與探討，做好在傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)基礎(chǔ)之上所進(jìn)行的改良與突破，從而開(kāi)辟出一條行之有效的節(jié)能技術(shù)突進(jìn)，使節(jié)能目標(biāo)得以順利實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳佳盼.機(jī)械電子工程節(jié)能控制技術(shù)研究[J]科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2017-03-28

[2]吳哲.工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)研究[J]電腦迷.2017-04-15

[3]楊文剛.工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)研究電器控制設(shè)計(jì)要訣[J]工業(yè)設(shè)計(jì).2015-10-20

[4]劉茂福;曹顯利.工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)研究[J]機(jī)床與液壓.2011-07-28

（作者身份證號(hào)碼：130625198601064946）