機械電子節能控制技術應用分析

楊劍，王江萍，王國杰

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

1 相關知識論述

1.1 機械電子節能內涵

通常情況下，機械電子節能包含廣義與狹義節能兩種情況，也就是有用與無用功率節能。其中，前者主要指機械能量轉換成動能，形成外部做功功率。在機械設備生產過程中，屬于不同執行結果共同協調作業，以此完成分配的任務，有效傳遞并轉換能量。在此過程中，做功功率影響因素主要包含能量轉換與分配兩方面。實際工作中，工作人員深入研究能量傳遞與供需間的關系，協調并優化能量傳遞與供需，在此基礎上，合理分配各執行系統任務，實現節能控制目標。后者無功功率技能主要包含機械設備能量轉換、傳遞與對外做功等三方面，因而必須要對設備功率運行流程了解透徹。比如，柴油機做功過程中，主要是將柴油化學能量轉為機械設備所需的機械能力。當前，國內外所用的全過程調速與電控，確保設備間有效轉換能量與耗能。另外，液壓水泵設備，主要是將化學能轉換為液壓能。該設備通過恒定功率控制系統，有效控制壓力切斷與流量，促使液壓水泵設備間的耗能與能量轉換控制得當了明顯改善。如果柴油機與液壓水泵分別處于能量供應與需求方情況下，液壓水泵設備整體運行耗能得當明顯改善，從而有效控制能量轉換情況。柴油機與液壓泵間的能力轉換以雙方供應關系的改善為主，柴油能源逐漸降低的基礎上，為了確保機械電子設備運行需求得到滿足，進行做功生產目標，利用水泵轉換能量，柴油能耗降低，以此有效調節并改善雙方能量與能耗轉換情況，通過能量控制與調節，全面控制設備做功與耗能特性。

1.2 廣義節能

對于工程機械而言，廣義節能對其提出的要求主要體現為效率、動態匹配、作業效率與不同功率間的有效配合。現有節能控制技術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，作業效率主要指單位時間內，工程機械作業量。作業效率的提高，節能性反而會降低。所以，必須要在作業效率相同條件下，比較節能性能，以此獲得更加可靠的對比結果。由此可以發現，功率傳遞與供求雙方的動態匹配對節能有一定的影響，同時不同功率流配合是否影響，也會影響到節能，且作業效率對節能效果產生的影響也是不容忽視的。

2 機械電子節能控制技術的具體應用

2.1 建立新型電子功率節能控制系統

圖1 整體節能控制目標

借助電控噴油柴油機、電比例液壓泵與發動機等，構建新型電功率節能控制系統。以新興電控系統，對設備能量產地與原件轉換實現有效控制，提高硬件使用效率，獲得最小化功能，以此有效應用智能控制系統。如下圖1所示，整體節能控制目標包含協同作業、作業效率及傳統作業等三種目標，其中每一節能目標又包含不同小節能目標，構成的節能結構優點主要體現為：（1）各執行機構保持統一的控制目標；（2）將整體節能目標用于最終目標，實現全局節能與合理控制目標；（3）以作業效率與經濟效益為節能奠定基礎；（4）合理制定節能評價指標。

2.2 建立完善的電子分控系統

圖2 電子分布式控制系統

電子分控系統的建立，有效控制機械設備功率與液壓系統，因控制系統能夠處理液壓系統壓力信息，因而必須要具備一定的信息響應能力。但當前，現有技術條件，難以及時處理壓力信息。此種情況下，設立獨立液壓泵、液壓閥與發動機等控制器，有效連接各獨立控制與總控其，設置總線控制系統，實現分控目標。如下圖2所示，結合設備運行參數與用戶耗油量控制情況，機械設備發動機相關數據傳送到控制系統，再由總控系統發出控制命令；液壓泵參考泵出口壓力表數據，合理調節液壓泵排量，并將相關數據反饋到總控系統，由總控系統接受其它控制系統傳送的命令。

液壓閥接收到操作人員發出的控制命令，有效控制液壓閥運行情況，并將獲得的相關數據反饋到總控系統，再由總控系統接受其它控制系統發出的操作指令，以此實現全面控制。采用總線分布式控制系統，一定程度上，使得系統信息數據處理速度與效率得到明顯提高，機械設備能耗實現了權限電子系統控制目標，從根本上實現了節能目標。

3 結束語

節能控制技術科有效控制能源耗損，發揮局部效用，提高能源使用效率。機械電子控制技術發展時，應將節能控制系統與權限電控節能技術作為研究的重要，加大技術開發力度，同時加強技術應用管理，基于此動態工況與功率，有效降低能耗，為機械電子行業實現可持續發展目標奠定良好的基礎。