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)力的來源，目前改善柴油機(jī)的動(dòng)力特性和能耗特性可以通過全程調(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)械來說，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)工程來說，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)可以通過解決液壓系統(tǒng)中存在的壓力信息問題[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；通過泵出口的壓力信息對(duì)其接收信息的過程進(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。