淺談電動輪礦用自卸車節能技術

摘要：經濟的發展促使我國采礦業日益繁榮，然而，伴隨出現還有環境能源等諸多問題，而電動輪礦用自卸車節能技術的出現恰好迎合了這一需要。本文根據筆者的個人經驗，從電動輪礦用自卸車的液壓系統、整車提升運輸以及雙能源技術三個方面簡要闡述了其節能技術，并對各項優缺做出了簡單介紹。

關鍵詞：電動輪礦用自卸車；節能；優缺

1.液壓系統節能技術

在礦用自卸車中，液壓系統是影響整車工作性能和安全性能的重要環節，礦用自卸車的液壓系統主要由轉向系統、制動系統和舉升系統三部分構成。

對于電動輪液壓系統，究其實質，它其實是一種保壓系統，主要由單向閥、定量泵和蓄能器組成，車輛在運行的過程中，只有在舉升環節，雙聯葉片泵的軸端泵才能輸出很大的功率。而這一環節所持續的時間并不長，一般也就在20s左右，而至于其他的時間，則通常是處于卸荷的狀態。舉升過程中，軸端泵與蓋端泵兩泵合一，同時供油至舉升缸內，而在剩余的時間內，或者卸荷，或者向制動系統、轉向系統供油加載。因此，總體而言，蓋端泵在很大一段時間之內都是在卸荷與供油加載之間循環往復。

電動輪液壓系統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方面。一般情況下，我們通過對保壓系統進行建模，再輔以MATLAB進行仿真計算，便能得出該系統中能量消耗在總系統消耗中的所占比例，當然，也能確定上述兩部分損失各自所占據的比例。

通常，在液壓系統節能技術中，我們會從動力裝置與液壓系統的匹配方面入手，建立一個動態系統（包括泵、閥、負載和柴油機等）用以研究節能問題，協調控制策略，解決能量消耗嚴重的問題。

2.燃油預熱技術

冬季氣溫下降到-5攝氏度以下時，車輛停留時間稍長或者燃油型號未及時更換，就會出現因天氣過冷柴油凝結形成蠟皮狀，堵塞管路及噴油器等情況，從而造成車輛無法啟動問題，耽誤出車時間，影響生產。因此，為解決這一弊端，達到節能經濟的效果，我們在電動輪礦自卸車上設計了一種獨特的燃油預熱裝置。與以往其他的燃油預熱裝置不同， 這種燃油預熱裝置不消耗動能或電能， 只是利用發動機循環系統水套中80 e - 90e循環水的熱量， 將燃油在預熱裝置中與高溫循環水進行熱交換。該裝置安裝在自卸車發動機的供油系統中， 在燃油供給管路上對燃油進行預加熱， 使噴入發動機氣缸前的燃油溫度能夠保持在某一特定的溫度范圍， 而這一溫度范圍應該是發動機燃油經濟性最佳的溫度范圍。通過發動機的臺架試驗測試， 尋找燃油溫度與發動機燃油經濟性的關系特性， 尋求柴油機發動機燃油燃燒最佳溫度范圍。并通過在燃油預熱裝置上加裝溫度傳感器和溫度開關控制閥， 來實現對預定溫度范圍的調整、控制。在交換過程中， 不適宜無限制地進行熱量熱交換， 燃油溫度也不適宜高于臨界值以上， 因燃油溫度過高反而會使燃油經濟性下降， 因此， 需要對燃油預熱裝置進行溫度控制。

為能夠實現溫度的準確控制，我們將該預熱裝置安裝在柴油發動機臺架的供油系統上，然后通過人為控制溫度，使其在30℃～90℃之間，接著改變熱交換器循環水的流速、流量，使得溫度逐漸升高，并記錄下發動機的工作狀態以及相關實驗數據。最后，通過上述的燃油消耗量隨燃油預熱溫度變化的特性試驗可知，燃油預熱裝置通過對燃油加熱，能夠實現發動機燃油消耗量的降低，但如果發動機的燃油預熱溫度持續升高，燃油消耗量并不是一直線性減少，而是在預熱溫度超過某一界限值之后，燃油量則會相反地呈現上升趨勢。在測試實驗中，燃油消耗量隨溫度變化的拐點溫度值大約是42℃。因此，在燃油預熱系統中溫度控制時，要保證溫度不超過42℃，否則不僅達不到到節能省油的效果，還會造成耗油量的增加。

3.雙能源技術

3.1.工作原理

雙能源技術的工作原理是加裝受電裝置于普通電動輪上以做成雙能源電動輪，運行過程中，道路上架設下行和上行電氣牽引供電線路。電動輪通過發動機動力牽引使其從裝載點（或卸料點）至供電線路，然后，上坡時連接供電線路與受電弓，供電線路提供主要的運行動力，于此同時，發動機緩慢運行，借此為輔助系統（包括制動、電氣、照明等）提供電力。而在下坡時，電動輪的驅動電機則轉變成發電機，下降過程中的勢能也將會被轉化成電能反饋到電網中。

一些重型礦用電動輪自卸車基于這一技術，引入了雙能源車，這種雙能源車主要采用本身的柴油發動機和輔助架線供電作為雙能源運行。平道行駛時，主要由柴油機的發動機提供驅動動力，下坡時，礦用電動輪自卸車制動所產生的電能通過輔助架線返回到電網，上坡時，柴油機僅僅怠速運行，自卸車是采用輔助架線直接供電以產生牽引力。這種雙能源車的出現有效解決了上坡發動機動力不足等問題，同時由于減少了柴油機的廢氣排放，使其在環境保護方面效果尤為突出。

3.2.存在問題

供電線路的導線截面積較大，且變電站的布置較為繁雜，相對于普通的路面較寬，因而在供電線路上所花費的資金較高。并且，伴隨著采掘面的變化，供電線路常常需要作出調整，過程十分繁雜。另外，電動輪換班時極容易造成整個礦山電網負荷產生變化，從而沖擊整個供電系統。

3.3.主要優點

采用這種雙能源技術優越性顯著，首先，有效降低電動輪發動機功率，因其上坡時電網是主要動力來源，所以在設計之初可以適當減小發動機功率，以求降低成本。其次，提高爬坡的速度，因為其動力源于電網，不受發動機的限制，所以只要驅動電機允許，爬坡速度可以大幅度增加。最后，雙能源技術系統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，比較環保。

4.結語

當今世界，隨著環境保護的重要性被越來越多的人所認可，未來的人類活動中，“節能”一詞必然會上升到一個全新的高度。而電動輪礦用自卸車節能技術的運用正是響應這一時代潮流的表現，相信企業只要能夠堅持應用這一技術并不斷挖掘其潛力，就一定能夠提高企業自身的競爭力，從而立于不敗之地。

參考文獻：

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