工程機械液壓節(jié)能技術的發(fā)展分析

張旭 潘鑫

【摘 要】液壓挖掘機是各類生產、建設工程中的常規(guī)機械，但在其工作過程中普遍存在能量損失，損耗率可以達到2/3，甚至更高，直接影響到能源利用率和生產成本。近年來，液壓挖掘機節(jié)能降耗的研發(fā)工作取得了諸多成果，目前存在多種節(jié)能技術思路，對未來的研發(fā)方向具有一定的指導意義。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對工程機械液壓節(jié)能技術的發(fā)展分析提出了一些建議，僅供參考。

【關鍵詞】工程機械;液壓節(jié)能技術的發(fā)展;分析

引言

持續(xù)研究和分析液壓機械節(jié)能控制技術的開發(fā)對高效節(jié)約能源資源和提高機械行業(yè)智能開發(fā)水平至關重要。因此，我們首先要了解和理解液壓機械節(jié)能控制技術的研究現(xiàn)狀以及工程機械液壓技術開發(fā)的系統(tǒng)控制方式，對工程機械液壓節(jié)能技術的發(fā)展趨勢進行有效分析，可以提高工程機械設備的使用質量，從而實現(xiàn)能源資源的有效節(jié)約，從而能夠持續(xù)促進我們工業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

1、工程機械液壓節(jié)能技術概述

1.1混合動力節(jié)能技術

傳統(tǒng)的液壓挖掘機動力系統(tǒng)工作效率比較低，無法實際匹配負載，這種系統(tǒng)會產生較高的油耗水平，同時具有較大的排放量。為了解決傳統(tǒng)液壓挖掘機動力系統(tǒng)問題，可以利用混合動力液壓挖掘機，促使電池和柴油機共同工作。如果負載比較小，柴油機負責發(fā)電機的發(fā)電，在蓄電池等儲能元件當中儲存電能。在大負載工況下，混合動力液壓挖掘機會釋放儲存的電能，可以驅動電機工作，滿足峰值負載功率的工作要求。一些混合動力液壓挖掘機利用電機驅動液壓系統(tǒng)，需要平衡柴油機的輸出功率和扭矩。當前我國廣泛利用混合動力的液壓挖掘機類型為小松HB205-1和卡特彼勒336E型對比傳統(tǒng)供電挖掘機，這兩種油耗水平比較低，同時也可以降低挖掘機的工作噪音。利用電機控制技術，可以控制每個液壓缸，放棄多路閥控制方法，避免發(fā)生節(jié)流損失問題。但是液壓挖掘機動力系統(tǒng)的能量轉換過程比較復雜，在這個過程中會損失較多的能量，因此對系統(tǒng)工作技術提出嚴格要求，這也加大了制作成本，正是因為這些缺點，導致混合動力技術在當前的適用范圍比較小。

1.2柴油機電噴控制技術

在現(xiàn)代柴油機當中廣泛利用電控噴射和共軌以及渦輪增壓中冷技術等，電噴柴油機在汽車領域已經發(fā)展的較為成熟，但是在工程機械行業(yè)仍舊需要進一步推廣。通過控制噴油時間，可以調節(jié)柴油機電控噴射系統(tǒng)供電負荷。

2、現(xiàn)代機械中液壓技術的應用現(xiàn)狀

液壓技術已經在西方國家廣泛使用，應用了很多電子高新技術、液壓和各種新材料，使機械技術更加高效和智能。液壓技術目前在我國機械應用主要包括拖拉機的驅動技術、聯(lián)合收割機的動力換擋、驅動技術等，提高了我國機械電液自動化水平。液壓技術能有效地連接農具和拖拉機，在機械應用中，液壓技術側重于過載保護。現(xiàn)代農具中常見的是液壓懸掛運動，工件翻轉、工件折疊和工件驅動經常應用于聯(lián)合和雙打操作。懸掛技術適用于重量小、工作寬的農具，啟動拖拉機液壓系統(tǒng)以調節(jié)耕種深度。谷類聯(lián)合收獲機可以使用液壓驅動技術，無線變速性能可以提高收獲機的工作效率，進一步簡化機械結構。目前，隨著液壓技術的不斷提高，聯(lián)合收獲機的應用也在不斷加深，在脫粒鼓速度、卸載桶控制、離合器操作、自動收獲機速度調節(jié)等方面已經有了顯著發(fā)展。這些特點可以看出整個液壓轉向系統(tǒng)和液壓驅動系統(tǒng)對機械作用的積極影響。

3、工程機械液壓節(jié)能技術的發(fā)展分析

3.1液壓技術的節(jié)能化發(fā)展

據(jù)了解，我國農機動力已達到高水平，總動力水平為5億kw左右。但是電力水平過高會增加農業(yè)產業(yè)的總體能源消耗，因此有必要在此基礎上重視農機節(jié)能技術的合理應用。應用農機變壓器后強調節(jié)能，可以降低主機性能，改善應用技術等，滿足低能耗要求。業(yè)機械設備在應用的過程中，液壓油之間，元件間和零件間等都會有相互摩擦的現(xiàn)象。油壓油的質量直接影響油泵體積的效率，如果農機在運轉過程中損壞了運動表面之間的油膜，摩擦力會增加，油溫會增加，影響農機的正常運轉，對農機設備造成損害。因此，農機液壓技術的節(jié)能發(fā)展至關重要。

3.2步進梁升降液壓控制節(jié)能

通過節(jié)能改造后的步進梁升降液壓控制原理，由液壓技術組、補壓裝置、壓力切換閥組、比例閥組，缸旁閥組和能量回收型平衡液壓缸組成。液壓技術組分高壓組和低壓組，高壓組負責供油托起步進梁加鋼坯（下降時負責回收梁加坯的高壓油），低壓組只托起空梁（下降時負責回收空梁的低壓油）。補壓裝置中補壓泵為液壓技術組補壓間歇性工作，當高、低壓液壓技術組壓力分別低于設定值時，壓力繼電器（元件9.3）發(fā)訊啟動補壓泵，當壓力達到液壓技術正常工作壓力時停止補壓。壓力切換閥組為節(jié)能模式與常規(guī)模式切換的閥門，原液壓站設備與能量回收單元并聯(lián)，出現(xiàn)故障時能關閉能量回收單元，切至原系統(tǒng)工作狀態(tài)，以確保生產穩(wěn)定。節(jié)能改造前步進梁升降，原來只有高位、低位兩個檢測位置，節(jié)能改造后多了1個托崗位。從而步進梁提升位置檢測元件（如編碼器等），需重新更換或調整，除了核對低位（或稱為0位），還需重新校核托崗位。因考慮到油缸銷軸、步進框架、動靜梁平面等磨損情況，托崗位可能會低于實際設置的值，需在程序中做個優(yōu)化。即低壓蓄能組托起空量上升完成超過1秒，仍未到設定的托崗位時，高壓液壓技術組需提早幫助將空梁繼續(xù)托起，直到將鋼坯完全提升到高位。某廠步進式加熱爐液壓系統(tǒng)已于2018年11月完成節(jié)能改造，改造前油泵電機（電機功率75kW/臺）四用一備，改造后只需開啟一臺油泵電機，經過實測，改造前后加熱爐液壓系統(tǒng)噸鋼電耗平均下降61%。改造后的實踐效果表明，在維持現(xiàn)有加熱爐步進周期的前提下，更換可回收能量的液壓油缸，增設能量回收單元，可將液壓泵的工作模式由四用一備，改為一用四備;原液壓站設備與改造后的能量回收單元并聯(lián)，如能量回收單元出現(xiàn)故障時能有效關閉，切至原系統(tǒng)工作狀態(tài)，以確保生產穩(wěn)定。由此可見，通過對步進梁下降時的重力勢能回收再利用，是步進式加熱爐液壓系統(tǒng)節(jié)能增效改造的有效途徑。

3.3工程機械液壓節(jié)能技術發(fā)展趨勢

我們想提高工程機械液壓節(jié)能技術的總體使用水平，就要進一步努力研究關鍵技術問題和創(chuàng)新方面。例如：對于挖掘機，請對整個設備執(zhí)行適當?shù)钠ヅ洌员阃诰驒C在使用過程中具有較高的節(jié)能效果。隨著我國工業(yè)不斷快速發(fā)展和發(fā)展，今后建設機械油壓節(jié)能技術不斷更新時，要提高機械油壓節(jié)能技術的智能性和系統(tǒng)化發(fā)展水平，作為我國未來的主要發(fā)展趨勢，要確保工業(yè)產品生產，實現(xiàn)節(jié)約能源，實現(xiàn)資源合理保護等意義。

結束語

綜上所述，工程機械液壓節(jié)能技術的未來發(fā)展為工程機械液壓節(jié)能技術的可持續(xù)發(fā)展奠定了技術基礎。在未來的開發(fā)過程中，需要不斷改進工程機械液壓節(jié)能技術，降低能量損失量，提高能源利用率。

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