混凝土泵車動力系統(tǒng)及其高油耗特點的改善措施分析

李權 顏家海 張喜鵬

摘 要:混凝土泵車主要應用于現(xiàn)代化的建筑施工中,是一種運輸混凝土的設備,它對混凝土可以在垂直或是水平方向上進行持續(xù)運送,在整個建筑工程中發(fā)揮了重要作用。有力的保證了施工的質量和安全。可是混凝土泵車大量投入使用的同時,出現(xiàn)了資源浪費、施工成本較高等問題,需要我們進一步的對其進行研究和分析。本文以混凝土泵車動力系統(tǒng)為例,分析了混凝土泵車的主要結構,混凝土泵車動力系統(tǒng)各個結構特點,混凝土泵車高油耗的改善措施。

關鍵詞:混凝土泵車動力系統(tǒng)高耗油

中圖分類號:TU646 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(a)-0095-01

1 混凝土泵車的主要結構

目前,在建筑行業(yè)中運送混凝土的一般標準就是利用布料桿系統(tǒng)折疊式的混凝土泵車實行操作。混凝土泵車主要結構包括汽車底盤、分動裝置、液壓系統(tǒng)、泵車支撐及底座、料斗與泵送等。汽車底盤的功能是為泵車提供動力,核心部件是液壓馬達與分動裝置,它需安置在底架上。系統(tǒng)的整體穩(wěn)定則依靠底座和支撐。一般情況下,操作泵車的人員需要使用一個無線遙控對整個機器進行控制,這不僅適用于全臂布料桿實施的運動同時還能控制混凝土澆筑體積。混凝土泵車集中了液壓傳動、機械學等一系列的高科技產品,牽涉了多個學科知識。

2 混凝土泵車動力系統(tǒng)各結構特點

2.1 混凝土泵車動力系統(tǒng)發(fā)動機特性

混凝土泵車動力裝置應用的是柴油機,因此混凝土泵車應用時的耗能情況主要是由柴油機的經(jīng)濟動力性所決定的。在設計混凝土動力系統(tǒng)時,一般對柴油機的靜態(tài)特點進行關注,混凝土泵車機使用的柴油機和底盤是由專門的廠家一起提供的。

(1)速度性

柴油機的速度性是指隨著轉速產生變化的特性指標。在泵油噴油量調節(jié)桿位置確定的情況下,柴油機關聯(lián)的功率、消耗燃料量等系統(tǒng)參數(shù)應隨著轉速的改變而發(fā)生變化。通常將固定在循環(huán)供油量的標定功率,所在的位置測出的速度特點稱之為標定功率的速度特點,一般也稱作外特點。

(2)負荷性

柴油機的負荷性具體是指轉速保持一定不變時,依靠每次循環(huán)產生的供油量,柴油機在每小時內的消耗燃油量、消耗燃油率伴隨著負荷變化會出現(xiàn)曲線關系。也被稱之為曲線特性。

(3)萬有性

有關柴油機的速度性和負荷性形成的各類曲線只能表示出2個參數(shù)之間的聯(lián)系,對柴油機不能全面進行描述,可是萬有性則可以表示出3個或是3個以上的參數(shù)彼此間的聯(lián)系。萬有性分析圖能夠表明柴油機在各類轉度與負荷情況下的耗損率,如果曲線油耗的內部朝外延伸,表明油耗更大,經(jīng)濟性能越差。

(4)調速性

柴油機具備的調速性具體是指裝有調速器后的柴油車表現(xiàn)出的速度性。因為柴油機的曲線轉柜相對比較平直,遭遇來自外界產生的阻力時,形成較大范圍的轉速波動,適應性能迅速降低。當負荷驟然撤離時,轉速又會迅速提升,假如不能對供油量及時減少很可能會出現(xiàn)飛車,令柴油機遭到損害,因此在柴油機上一般安裝調速器,即使柴油機處于負載的情況下也能穩(wěn)定的進行轉動。

2.2 主油泵的特性

混凝土泵車目前都使用變量恒功率柱塞泵。變量柱塞泵主要是指柱塞在缸體中進行反復運動,致使密封容積產生變化來完成壓油與吸油液壓泵。按照柱塞泵不同的排列方向,可以具體分為軸向的柱塞泵與徑向的柱塞泵。本文介紹的是軸向變量柱塞泵。柱塞泵相較于葉片泵和齒輪泵,具有很多優(yōu)點。密閉容積的構成零部件是圓柱形狀的缸孔和柱塞,能夠方便的進行加工,可以獲得極高的配合精準度,具有良好的密閉性,在高壓狀態(tài)下依然能夠具有很高的容積效率。

2.3 混凝土泵車的負載性

混凝土泵車上設置的液壓泵依據(jù)動作控制對象可以分為:主油泵、臂架泵、攪拌泵、擺動泵、支架泵。可是在泵送正常工作情況下對這些對象不會產生較大變化的工作負荷,在進行負荷分析時可不用考慮。此時,決定泵車工作時的負載因素主要是泵送時產生的高度、泵送的距離以及系統(tǒng)承受壓力等。

2.4 混凝土泵車功率匹配的特性

混凝土泵車目前使用的發(fā)動機是配有全程調速器的,此類發(fā)動機具備的特點是:在允許負載的最大范圍內,不管負載發(fā)生怎樣變化,均可保持一定的轉動速度。混凝土泵車進行作業(yè)時,主油泵的排量就會從大逐漸變小,也就是說負載所需要的功率變小時,燃油可利用率會迅速降低,這時有效功率的利用效率勢必會極低。混凝土泵車動力系統(tǒng)匹配的目標,就是能夠盡量防止以上現(xiàn)象的產生,提升燃油的使用效率,按照外負載產生的變化可令發(fā)動機盡量在最佳地點周圍進行作業(yè),并且最優(yōu)化液壓泵、發(fā)動機與負載之間要求的功率匹配標準。

3 混凝土泵車高油耗的改善措施

首先分析功率匹配方式,先將泵與負載實現(xiàn)匹配,之后完成發(fā)動機與泵的匹配,這個匹配的方向同傳遞功率的方向正好相反,也被稱作功率向后匹配。

3.1 控制柴油機與泵的功率匹配

液壓泵與控制發(fā)動機功率匹配也可認為是泵所需要的輸出功率,控制輸出發(fā)動機并與之相吻合的功率。輸出發(fā)動機功率最終確定:從萬有性上分析得出,在各個有效功率作用下柴油機都具有一個與經(jīng)濟轉速相對應的功率輸出時的耗油最低點。可是在實際操作中很難準確控制這個耗油最低點,經(jīng)過一些列的打泵實車試驗得出,在打泵轉速設置的范圍內,柴油機的功率能夠充分滿足負載要求狀況下,柴油機相同的功率會被液壓泵完全吸收,柴油機的耗油率較低時發(fā)動機的轉速應較低,液壓泵應處于最大排量。除此之外,功率原本匹配時液壓泵的實際排量與打泵發(fā)動機預設的轉速,在一定的范圍內是可以任意進行匹配的,在打泵進行時就非常容易出現(xiàn)與高轉速對應的小排量液壓泵的開口度,發(fā)生大馬拉小車的情況,使得無用功率出現(xiàn)耗損。為了防止這個現(xiàn)象的發(fā)生,在編程過程中應對液壓泵的排量與發(fā)動機打泵時的轉速做區(qū)間的匹配,隨液壓泵的排量進行調節(jié),應相應的調整發(fā)動機的轉速,這種方法稱為設定區(qū)間匹配。也就是操作泵車人員將液壓泵設定較低的排量時,他想要產生的打泵速度一定比設定排量的最高值時低,與之對應的發(fā)動機轉速在輸出功率符合條件的狀況下應當盡可能的低,這樣就可以有效的減少耗油量。

3.2 控制發(fā)動機的感應轉速

控制發(fā)動機的轉速主要是追蹤給定控制器的速度,利用反饋的測速、誤差的比較、輸出的控制來充分實現(xiàn),只是在控制誤差信號的算法上,PID的傳統(tǒng)算法是固定比例、微分、積分這三個參數(shù),這個方法在具有較大滯后和時變性的液壓泵與發(fā)動機上應用效果很不理想。這時程序編程時采納了專家提供的PID系統(tǒng)控制算法,根據(jù)專家提供的算法對FID的比例進行調整,使得控制系統(tǒng)提升響應的速度,有效改善控制的精準度。

4 結語

本文通過分析混凝土泵車動力系統(tǒng)的特性,針對混凝土泵車高耗油的缺點提出了一些建議措施。使得混凝土泵車在相同情況下輸送相同質量混凝土能夠提高節(jié)油率,具有重要的實用價值。

參考文獻

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