淺談工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)

修玲芳

（山東鼎安檢測(cè)技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250032）

隨著科技水平的迅速發(fā)展，特別是在社會(huì)注重資源節(jié)約的當(dāng)下，操作舒適性和能耗降低以及操作舒適性在現(xiàn)代工程機(jī)械中重視度越來(lái)越高，并要求工程機(jī)械設(shè)備也要做到節(jié)能化以適應(yīng)當(dāng)代的生產(chǎn)要求[1]。當(dāng)前，工程機(jī)械對(duì)作業(yè)性能和操作簡(jiǎn)便性以及消耗能量低的要求一直在升高，機(jī)械工程在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量控制性和動(dòng)力傳動(dòng)鏈中的優(yōu)化記憶方面有很大的進(jìn)步，但與世界先進(jìn)水平還是有一定的差距，我們需要重視怎樣將工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)上升到部分能量最佳化。事實(shí)證明電子節(jié)能控制技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)省工程機(jī)械能耗有著特別重要的推動(dòng)性作用，它是基于廣義概念下的工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)，本文圍繞工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用展開粗淺的探析，以期為打破傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)以及達(dá)到更完善的節(jié)能效果做一定理論的鋪墊[2]。

1 廣義節(jié)能概論

1.1 功率流程

輸出有效功率實(shí)際上就是工程機(jī)械電子節(jié)能，對(duì)外負(fù)載做有效功是其最終目的，輸出功率在工程機(jī)械中主要通過(guò)將支流中不同的功率以及對(duì)功率進(jìn)行有效的傳輸和配合的方式來(lái)增強(qiáng)，對(duì)于工程機(jī)械功率流程的剖析是分析節(jié)能的關(guān)鍵[3]。我們分析工程機(jī)械功率流控制方面的問(wèn)題主要是根據(jù)柴油機(jī)的工作方式，圖1是以柴油機(jī)為例的對(duì)工程機(jī)械典型功率流的分析，本質(zhì)上是把不同的能量形式在工程機(jī)械工作過(guò)程中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，工程機(jī)械如果以柴油機(jī)為動(dòng)力，柴油的化學(xué)能是其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的動(dòng)力的來(lái)源，目前改善柴油機(jī)的動(dòng)力特性和能耗特性可以通過(guò)全程調(diào)速或電控噴油等控制技術(shù)[4]。能量的供需方分別是柴油機(jī)和液壓泵，柴油機(jī)輸出的機(jī)械能被液壓汞吸收，同時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，為了改善其供需之間的關(guān)系，通常對(duì)二者采用轉(zhuǎn)速感應(yīng)控制等，從而進(jìn)一步完善能耗和動(dòng)力特性在二者中的聯(lián)和[5]。液壓能被液壓泵傳送出來(lái)然后被液壓閥吸收，相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)會(huì)接收節(jié)液壓系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的的流量、壓力和方向，大多數(shù)為使各運(yùn)行結(jié)構(gòu)可以協(xié)同作業(yè)的目的會(huì)通過(guò)控制可變流量的方式[2]。在液壓閥的控制系統(tǒng)中，油缸或馬達(dá)會(huì)吸收液壓閥輸出的液壓能，同時(shí)機(jī)械能被輸出； 執(zhí)行元件輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成負(fù)載做功，而它的有效做工最終成為執(zhí)行元件對(duì)外負(fù)載的有效功率[6]。

圖1 工程機(jī)械典型功率流圖

1.2 節(jié)能理念

對(duì)于工程機(jī)械來(lái)說(shuō)，廣義的節(jié)能主要是指作業(yè)效率和動(dòng)態(tài)匹配、不同功率流以及工作效率四大性能之間的有效配合[3]。對(duì)其所有能量進(jìn)行傳輸與改變的作用在于對(duì)外界做有用功，因?yàn)橐话愣际怯蓭讉€(gè)共同協(xié)作的運(yùn)行結(jié)構(gòu)組成機(jī)械電子工程，所以對(duì)有效功率輸出有影響的因素有：不同功率表之間的相互配合以及其傳遞的過(guò)程，單位時(shí)間內(nèi)，工程機(jī)械所完成的工作量即為作業(yè)效率，而對(duì)于節(jié)能型的比較，必須建立在基于相同功率的前提下[7]。

1.3 節(jié)能控制系統(tǒng)

為建立更加完善的工程機(jī)械電子節(jié)能控制系統(tǒng)，在工程機(jī)械施工過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)廣義節(jié)能意義下的節(jié)能控制，分析研究整個(gè)工程機(jī)械運(yùn)作系統(tǒng)進(jìn)行非常有必要。為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的節(jié)能控制，同時(shí)還需要將整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)作為研究對(duì)象，將傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)、作業(yè)效率以及多執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)同控制統(tǒng)一在共同的節(jié)能目標(biāo)下[5]。

2 節(jié)能控制技術(shù)

傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)在改善局部上已有一定的成果，接下來(lái)我們應(yīng)構(gòu)建全新的工程機(jī)械功率節(jié)能控制體系，我們就要對(duì)一些技術(shù)實(shí)施突破，如通過(guò)以下幾點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行改善：對(duì)作業(yè)模式要選擇識(shí)別技術(shù)，建立相對(duì)應(yīng)的功率動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)的操作方式；對(duì)固定功率的配置進(jìn)行提升，實(shí)現(xiàn)分工況的柔性參數(shù)的動(dòng)態(tài)功率匹配；明確駕駛員的操作目的，基于操作模式建立作業(yè)效率管理系統(tǒng)等以至于取得更好的節(jié)能效果[1]。

2.1 全電控的功率控制系統(tǒng)

對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)工程來(lái)說(shuō)，目前想要達(dá)到更完善的節(jié)能效果唯有打破傳統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)，電控噴油柴油機(jī)和電比例控制閥綜合以及電比例液壓汞構(gòu)建成全電控的傳動(dòng)系統(tǒng)[6]，因?yàn)殡娍厮捎玫霓D(zhuǎn)換原件和功率輸出裝置，所以其硬件功能可以達(dá)到最小化，同時(shí)硬件的合適范圍也大幅度增強(qiáng)，如若想實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的動(dòng)態(tài)功率配置，就必須通過(guò)打破傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)智能控制的高級(jí)化，感知的深入化。

2.2 分布式節(jié)能控制技術(shù)

對(duì)于全電控的功率系統(tǒng)，特別是建設(shè)完成全電控液壓控制系統(tǒng)，需要高速度的信息傳輸，尤其是全電控液壓系統(tǒng)之后，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制系統(tǒng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)可以通過(guò)解決液壓系統(tǒng)中存在的壓力信息問(wèn)題[8]。

僅憑現(xiàn)階段的工程機(jī)械的控制器械的技術(shù)條件不能夠及時(shí)處理壓力信息的方法，應(yīng)該對(duì)專門的液壓閥控制設(shè)備和發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備以及液壓泵控制設(shè)備進(jìn)行開發(fā)以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)處理速度的要求，建立總線的分布式控制系統(tǒng)可以通過(guò)系統(tǒng)的總線與每個(gè)控制設(shè)備相連。

利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的數(shù)據(jù)和用戶的指令進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的控制發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，同時(shí)總線接收到相關(guān)數(shù)據(jù)，其它控制器的控制指令被傳回總線；通過(guò)泵出口的壓力信息對(duì)其接收信息的過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)液壓泵控制設(shè)備，同時(shí)總線接收相關(guān)數(shù)據(jù)，然后從總線上接收其它控制器的控制指令；操作者將指令傳達(dá)到液壓閥控制器，通過(guò)指令控制液壓閥，同時(shí)總線接收到相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而接收其它控制設(shè)備的控制指令于總線上，系統(tǒng)處理控制信息以及傳輸信息的速度的提高可以通過(guò)總線的分布式控制系統(tǒng)[2]。

2.3 全局節(jié)能控制技術(shù)

節(jié)能技術(shù)在發(fā)展道路上不停的開發(fā)創(chuàng)新，全局技能對(duì)機(jī)械工作性能的進(jìn)一步增強(qiáng)，能耗的進(jìn)一步降低而言有著至關(guān)重要的影響意義。將整機(jī)以及外界負(fù)載作為分析主體，從而構(gòu)建廣義概念下的全局節(jié)能控制系統(tǒng)，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)它[9]。

全局節(jié)能控制目標(biāo)可以分解為傳統(tǒng)節(jié)能和作業(yè)效率以及協(xié)同作業(yè)目標(biāo)，每個(gè)目標(biāo)又可以分為系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)和部件節(jié)能目標(biāo)以及元件節(jié)能目標(biāo)，其特點(diǎn)是保持各個(gè)結(jié)構(gòu)控制目標(biāo)一致，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的全局面和科學(xué)有效性的控制，將最終目標(biāo)定位于整體結(jié)構(gòu)節(jié)能； 節(jié)能目標(biāo)是作業(yè)高效和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一； 評(píng)價(jià)體系指標(biāo)合理化并具有說(shuō)服力[10]。

總而言之，若要更創(chuàng)新的電子節(jié)能控制系統(tǒng)工作實(shí)現(xiàn)，就要將傳統(tǒng)性的電子控制系統(tǒng)存在的不足進(jìn)行改進(jìn)，不同工程機(jī)械情況的柔性參數(shù)的動(dòng)態(tài)功率配置可以通過(guò)電子節(jié)能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)建操作方式的工作效率管理系統(tǒng)和工作效率方式的動(dòng)態(tài)功率配置系統(tǒng)，從而為工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)的構(gòu)建路上擴(kuò)展更多的可能性，希望能夠?yàn)楣こ虣C(jī)械節(jié)能技術(shù)指明方向，進(jìn)而有效引導(dǎo)現(xiàn)代工業(yè)節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。