工程機械液壓節能技術的發展分析

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，液壓挖掘機節能降耗的研發工作取得了諸多成果，目前存在多種節能技術思路，對未來的研發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，對工程機械液壓節能技術的發展分析提出了一些建議，僅供參考。

【關鍵詞】工程機械;液壓節能技術的發展;分析

引言

持續研究和分析液壓機械節能控制技術的開發對高效節約能源資源和提高機械行業智能開發水平至關重要。因此，我們首先要了解和理解液壓機械節能控制技術的研究現狀以及工程機械液壓技術開發的系統控制方式，對工程機械液壓節能技術的發展趨勢進行有效分析，可以提高工程機械設備的使用質量，從而實現能源資源的有效節約，從而能夠持續促進我們工業的可持續穩定發展。

1、工程機械液壓節能技術概述

1.1混合動力節能技術

傳統的液壓挖掘機動力系統工作效率比較低，無法實際匹配負載，這種系統會產生較高的油耗水平，同時具有較大的排放量。為了解決傳統液壓挖掘機動力系統問題，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，柴油機負責發電機的發電，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，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，避免發生節流損失問題。但是液壓挖掘機動力系統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展的較為成熟，但是在工程機械行業仍舊需要進一步推廣。通過控制噴油時間，可以調節柴油機電控噴射系統供電負荷。

2、現代機械中液壓技術的應用現狀

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以調節耕種深度。谷類聯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等方面已經有了顯著發展。這些特點可以看出整個液壓轉向系統和液壓驅動系統對機械作用的積極影響。

3、工程機械液壓節能技術的發展分析

3.1液壓技術的節能化發展

據了解，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產業的總體能源消耗，因此有必要在此基礎上重視農機節能技術的合理應用。應用農機變壓器后強調節能，可以降低主機性能，改善應用技術等，滿足低能耗要求。業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，農機液壓技術的節能發展至關重要。

3.2步進梁升降液壓控制節能

通過節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。壓力切換閥組為節能模式與常規模式切換的閥門，原液壓站設備與能量回收單元并聯，出現故障時能關閉能量回收單元，切至原系統工作狀態，以確保生產穩定。節能改造前步進梁升降，原來只有高位、低位兩個檢測位置，節能改造后多了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已于2018年11月完成節能改造，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噸鋼電耗平均下降61%。改造后的實踐效果表明，在維持現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，如能量回收單元出現故障時能有效關閉，切至原系統工作狀態，以確保生產穩定。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節能增效改造的有效途徑。

3.3工程機械液壓節能技術發展趨勢

我們想提高工程機械液壓節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新方面。例如：對于挖掘機，請對整個設備執行適當的匹配，以便挖掘機在使用過程中具有較高的節能效果。隨著我國工業不斷快速發展和發展，今后建設機械油壓節能技術不斷更新時，要提高機械油壓節能技術的智能性和系統化發展水平，作為我國未來的主要發展趨勢，要確保工業產品生產，實現節約能源，實現資源合理保護等意義。

結束語

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

參考文獻：

[1]王保剛.工程機械液壓系統節能技術綜述與發展[J].南方農機，2018，49（18）：64.

[2]萬鋒.工程機械液壓節能技術的現狀及前景探究[J].低碳世界，2018（05）：46-47.

[3]何志勇.工程機械液壓系統節能技術綜述與發展[J].內燃機與配件，2018（06）：221-222.

[4]張建新.工程機械液壓節能技術的發展研究[J].現代制造技術與裝備，2017（10）：64-65.

[5]梁天宇.工程機械液壓節能技術的現狀與發展趨勢研究[J].農家參謀，2017（18）：205.