李雙喜

摘 要：液壓挖掘機是現(xiàn)代水利、交通、礦產(chǎn)、電力等工程建設中常見的機械設備，但耗能較高。通過對目前中外液壓挖掘機的使用情況，對常見的節(jié)能控制系統(tǒng)以及所使用的節(jié)能控制策略進行介紹，對比其優(yōu)劣，為液壓挖掘機不同場景下節(jié)能技術(shù)使用提供參考。

關(guān)鍵詞：液壓挖掘機；CAPS系統(tǒng)；節(jié)能技術(shù)

中圖分類號：TD422 文獻標識碼：A

液壓挖掘機是重型機械設備，廣泛應用在水利、交通、礦產(chǎn)、電力等工程建設中，其功率較大，因此能耗也較高。因為設備在工作中會在多個環(huán)節(jié)存在功率的損耗，造成一定的浪費，從而降低其使用效率。液壓挖掘機的理論工作效率為95%，但實際運行中很難達到這個值。對此，人們需要積極地采用節(jié)能技術(shù)以能夠減少挖掘機工作中的燃油消耗，提高設備的功率效率，節(jié)約成本，節(jié)約能源?，F(xiàn)階段設備生產(chǎn)廠家都非常重視挖掘機節(jié)能技術(shù)的研發(fā)與使用，并取得了一定的成果。

1 常見的液壓挖掘機節(jié)能控制系統(tǒng)

挖掘機節(jié)能能夠有效地降低損耗，直接減小其運行成本，增加生產(chǎn)效益，因此很多國外設備生產(chǎn)廠家都非常重視節(jié)能技術(shù)的使用，并設計開發(fā)了相應的節(jié)能控制系統(tǒng)，常見的包括如下幾個：

（1）小松公司的OLSS系統(tǒng)。其工作原理是調(diào)節(jié)斜盤式變量柱塞泵的斜盤角度以降低柴油的消耗。液壓泵的控制閥能夠基于所設置的功率，將其驅(qū)動功率保持在發(fā)動機功率之下，從而達到恒功率的目的。所以，此系統(tǒng)能夠有效地降低運行中的液壓消耗，優(yōu)化精細控制與控制泵的流量。

（2）加藤公司的APC系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的工作原理是利用其調(diào)節(jié)的雙泵基于負荷的多少智能控制液壓泵的流量，以將柴油機的功率輸出發(fā)揮到百分百的效果。該種策略能夠很好地滿足現(xiàn)實工作中的多種環(huán)境。該系統(tǒng)的優(yōu)勢是積極地引入了智能化的信息技術(shù)，能夠?qū)崟r地感應外界環(huán)境，使供油量一直處于合理的值。

（3）日立公司的OHS系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應用原理是由操作者基于各種負載對工作模式進行選擇，而設備則在不同的模式下對機油門進行相應的調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)油量，在這樣的工作過程下，有效地控制液壓泵吸入功率匹配柴油機輸出功率，即使得設備運行在合理狀態(tài)。

（4）神鋼公司的ITCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于模糊推理方法，能夠?qū)Ω鞣N常見的工作狀況進行識別，包括裝卸、挖掘等，以智能化地開展工作，利用最小的耗油量，合理地匹配工作量。

2 挖掘機節(jié)能技術(shù)分析

液壓挖掘機的節(jié)能環(huán)節(jié)主要在于液壓泵，基于液壓泵的回路不同，這里以定量與變量兩種泵對其節(jié)能技術(shù)進行探討。

2.1 定量泵的節(jié)能方法

（1）多泵驅(qū)動回路。單定量泵是液壓系統(tǒng)中最為基本的泵，而其應用的范圍也有極大的限制。如果作業(yè)需求多速度、多載荷，它的工作效率將低于35%。因此，該種驅(qū)動回路匹配多載荷、多液壓的液壓挖掘機，相比節(jié)約功耗達到50%。

（2）壓力匹配液壓回路。和普通回路相比，壓力匹配液壓回路中溢流閥除了排除多余的油液外還可以作為一種壓力補償法，這就保證了當負載變化時，節(jié)流閥的進、出口壓差都是一個常量。從節(jié)能角度來看，液壓泵的工作壓力能自動和負載壓力相適應，而且自始至終都比負載壓力大，從而提高效率，減小損失。

（3）電液負載感應系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠具有一定的負載感應，其效果是提供的壓力恰好滿足負載壓力，以有效地防止壓力過剩。其實現(xiàn)原理是把起伏的負載壓力傳遞給壓力補償設備。

（4）蓄能器節(jié)能。在實際工作中會突發(fā)性地需要較大的油量，如果此時使用大功率的發(fā)動機來提供這種需求，就會產(chǎn)生較大的浪費，同時管道、接頭、液壓閥以及油箱都應該增加尺寸。而蓄能器可以有效地滿足這一需求，降低能耗。

2.2 變量泵的節(jié)能方法

（1）恒壓變量泵。該設備能夠基于壓縮泵流量輸出以達到挖掘機運行的目的，且相對溢流閥控液壓能夠節(jié)約其在溢流閥中流出的多余油量。因此可以有效地減少油量的浪費。

（2）恒功率變量泵。該泵的原理是基于輸出壓力控制油量輸出的多少。其能夠?qū)⒃瓌訖C保持在滿負載狀態(tài)下，所以具備了高功率、高效、低耗的特點。

（3）恒壓恒功率變量泵。該泵是的原動機功率很小，但能輸出合適的流量。具有液壓功率低，散熱需求小，無溢流閥時亦可工作，確保全程節(jié)能。

除此之外，電磁閥卸荷變量泵、負流量控制、負載敏感等也是常見的變量泵節(jié)能選擇。

相對閥控措施，泵控液壓設備的節(jié)能性更好，但是綜合其生產(chǎn)成本、工作成本以及運行性能，閥控在實際生產(chǎn)中依舊占有主體地位。但在節(jié)能的主題下，我們也需要在保證液壓閥系統(tǒng)高質(zhì)量、優(yōu)性能、經(jīng)濟性與穩(wěn)定性的同時，也要通過合理的設計與調(diào)節(jié)實現(xiàn)節(jié)能。

3 液壓挖掘機節(jié)能技術(shù)的前景

根據(jù)目前業(yè)界有關(guān)液壓挖掘機節(jié)能技術(shù)以及使用情況，可以看出提升設備節(jié)能性的基本方式有兩種，其一是繞過目前的能源使用方式，直接開辟新型能源；其二是對目前所使用的能源利用率進行提高。在新能源開發(fā)無法獲得實質(zhì)性進展的情況下，我們只能在后一種方向上下功夫。鑒于液壓挖掘機的運行原理難以進行推倒重來，其已經(jīng)具備了成熟的運作方案，而在節(jié)能技術(shù)的研究上只能圍繞著動力裝置的配置、節(jié)能系統(tǒng)的設計、材料的使用、操作的合理等方面。而隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展，信息應用智能控制液壓挖掘機工作，以實時的、靈活的方式控制油量輸出，是最具前景的節(jié)能方式。

結(jié)語

本文基于液壓挖掘機在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用，以及高耗能的特點，提出了節(jié)能技術(shù)使用的必要性。對國際上一些著名的設備廠商提供的節(jié)能系統(tǒng)進行介紹，分析定量泵、變量泵的節(jié)能技術(shù)，最后對未來液壓挖掘機的節(jié)能技術(shù)的發(fā)展方向進行了展望。

參考文獻

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