邱鵬，張利，劉西彬

（山東泰豐智能控制股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272025）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，液壓機(jī)械技術(shù)也獲得了越來越普遍地運用與發(fā)展。液壓機(jī)械技術(shù)在一定程度上既可以使產(chǎn)品制造效率大大地提高，也可以使工程人員的工作量有所降低。所以，液壓機(jī)械對現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展具有一定的推動意義。雖然現(xiàn)代社會普遍崇尚低碳環(huán)境的理想，可是很多機(jī)械的功率都比較大，且環(huán)境污染嚴(yán)重。所以，針對相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的液壓機(jī)械節(jié)能控制技術(shù)還需要更進(jìn)一步地研究。

1 液壓機(jī)械設(shè)備的技術(shù)背景

最初，在20世紀(jì)60年代，一些領(lǐng)域已經(jīng)研制了各種工程機(jī)械的液壓裝置，特別是裝載機(jī)和挖掘機(jī)?，F(xiàn)在一些工程機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)已經(jīng)由傳統(tǒng)形式轉(zhuǎn)化為節(jié)能型式。改革后，機(jī)械設(shè)備品種更加豐富，主要有液壓清掃機(jī)、液壓夯、液壓剪等，而這種新型機(jī)械設(shè)備通常具有功能全、輸出功率大的優(yōu)點。也因此，原液壓鏟斗機(jī)使用的機(jī)械設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)開始采用大恒功率變量油泵。在這些狀況下，能夠有效增加機(jī)械設(shè)備的能源使用率，并保證工作效率，從而避免產(chǎn)生能量過載問題。

2 液壓機(jī)械節(jié)能控制技術(shù)的重要性

在我國總體宏觀發(fā)展水平和國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平不斷改變的前提條件下，我國各行業(yè)均獲得了高速度蓬勃發(fā)展，當(dāng)然工程行業(yè)發(fā)展勢頭也很快。尤其是近年來，不同形式的工程項目如雨后春筍般出現(xiàn)。由于這個趨勢，工程機(jī)械在工程行業(yè)中獲得了日益普遍的使用，而液壓機(jī)械為現(xiàn)代工程機(jī)械的重要一部分，在工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用?？偟膩碚f，工程機(jī)械的數(shù)量和種類都在增長，液壓機(jī)械也不例外。眾所周知，施工過程中會消耗大量能源和輔助設(shè)備，不可避免地會對人們的身體和精神健康產(chǎn)生影響。施工過程中會形成大量機(jī)械設(shè)備環(huán)境污染，將危及人們的身體健康。因此目前，設(shè)備的環(huán)?？刂朴葹橹匾?。對液壓機(jī)械設(shè)備而言，其節(jié)電控制也十分關(guān)鍵。液壓機(jī)械設(shè)備的節(jié)電控制，可以使液壓機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用在建筑物施工步驟中更加突出節(jié)省，也可以減少液壓機(jī)械設(shè)備的能量和資金消耗，可以降低從液壓機(jī)械設(shè)備排放的污水，以及建筑流程中造成的噪聲和粉塵等對人體身體健康的影響。由于液壓機(jī)械設(shè)備的節(jié)電控制也可以保護(hù)環(huán)境，因此掌握這項技術(shù)也能夠有效減少許多不利于環(huán)境的問題，但是由于在建筑施工流程中液壓機(jī)械使用不合理，導(dǎo)致施工效率和安全。從上述方面都可以看到，現(xiàn)代液壓機(jī)械控制技術(shù)有著重大的意義與影響，其重大意義不可言喻。熟悉并掌握了該領(lǐng)域的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，就可以減少生產(chǎn)液壓機(jī)械的能耗和資源耗費，從而降低液壓機(jī)械所排出的廢水，降低在施工過程中產(chǎn)生的噪音和灰塵，從而保護(hù)建筑環(huán)境。

3 液壓機(jī)械的概念

液壓機(jī)器是一種可以在流體中運作的機(jī)械設(shè)備和運輸工具。這一類機(jī)器出現(xiàn)于重型機(jī)械系統(tǒng)中。在這些類型的液壓機(jī)械中，其液壓油采用由發(fā)動機(jī)電機(jī)驅(qū)動的液壓泵，經(jīng)過高壓傳遞至裝置中的履行機(jī)制。工作人員透過操縱各種水力控制閥來調(diào)節(jié)液壓流體，以得到所需要的壓強(qiáng)和電流，液壓部件之間透過液壓管道相連。

4 液壓機(jī)械節(jié)能控制技術(shù)

4.1 智能電液比例控制

針對機(jī)器設(shè)備液壓系統(tǒng)操控，電液比信息的運用能夠借助機(jī)器設(shè)備液壓系統(tǒng)控制信息傳遞管線高效地改善操作體系，使機(jī)器設(shè)備液壓控制信息系統(tǒng)在液壓控制信息的高速率傳遞流程中得到了極大的反應(yīng)速率，從而實現(xiàn)了高效優(yōu)化液壓系統(tǒng)操控機(jī)器設(shè)備操作管理的目的，使之在實際使用流程中更加簡單靈活。而隨著電子計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電液比值調(diào)控信息的智能化管理水平也日益提升，從而達(dá)到了信息增長空間的高效擴(kuò)大。在未來的發(fā)展過程中，由于數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，機(jī)械設(shè)備與水力管理系統(tǒng)中的電液比控制技術(shù)將能夠廣泛地應(yīng)用于水力信息和機(jī)械設(shè)備技術(shù)參數(shù)的智慧測量與監(jiān)控，從而使得機(jī)械設(shè)備也可以正常工作，并科學(xué)合理利用設(shè)備能量資源，對提升機(jī)械設(shè)備與水力管理系統(tǒng)的節(jié)能效益發(fā)揮著積極的影響。在液壓挖機(jī)裝置中，電液比值控制技術(shù)的使用能夠高效地減少大數(shù)據(jù)傳播所帶來的信息系統(tǒng)反應(yīng)緩慢的問題，從而有效地優(yōu)化了電信號參量管理系統(tǒng)，從而促進(jìn)了發(fā)掘機(jī)高效靈活的動力工作。這種科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展取決于計算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展。該技術(shù)的使用，能夠完成對液壓控制系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)正常運行的某些技術(shù)參數(shù)的獨立測量，進(jìn)而依據(jù)上述技術(shù)參數(shù)對鏟斗機(jī)激勵系統(tǒng)作出了科學(xué)調(diào)節(jié)。

4.2 變量泵控制

變量泵的節(jié)電控制技術(shù)，主要是通過使用壓力傳感器增加發(fā)電機(jī)輸出功率，利用節(jié)流調(diào)壓代替容積調(diào)速取得節(jié)電效益。受變量泵控機(jī)構(gòu)的影響，必須綜合分析其輸出特性，科學(xué)合理地選用調(diào)節(jié)形式。在施工機(jī)械設(shè)備的實際使用過程中，空間是有限的。通過調(diào)節(jié)變量泵的排量來實現(xiàn)節(jié)電的目的，以及通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力和調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出功率來減少能源問題。據(jù)介紹，可變泵控制系統(tǒng)本身也具備了反應(yīng)快、運行簡單、節(jié)電效益好的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在工程機(jī)械的設(shè)計中。變量泵的3個主要形式，即LUDV控制系統(tǒng)、負(fù)荷敏感控制系統(tǒng)和排量控制器。

（1）LUDV控制。這些控制方法，大多是在LS控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。但和LS控制系統(tǒng)比較，LUDV控制系統(tǒng)在靈敏度控制方面卻比較優(yōu)秀。該控制系統(tǒng)是單泵控制回路系統(tǒng)，并具有相應(yīng)的電壓補(bǔ)償閥。負(fù)載電壓信號值與控制系統(tǒng)極限電壓值有關(guān)。在沒有明顯或復(fù)雜改變的情形下，應(yīng)考慮LUDV整個控制系統(tǒng)。

（2）LS負(fù)載敏感控制。負(fù)載敏感控制系統(tǒng)能夠達(dá)到輸出高壓與負(fù)載電流間的合理配合，有效保障液壓控制系統(tǒng)的有效工作。當(dāng)液壓閥過大時，這些調(diào)節(jié)方式都會對負(fù)載元件的工作效率產(chǎn)生較大影響，從而損害了液壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。不管如何采用負(fù)載敏感的控制系統(tǒng)，都必須根據(jù)在液壓應(yīng)用中的流量大小來決定。

（3）排量控制。所謂的位移控制，其實就是通過目標(biāo)移動方向來調(diào)節(jié)流量。在反向流量管理方面，它被用于挖掘機(jī)機(jī)械中，以有效減少側(cè)面節(jié)流損失。對于傳統(tǒng)控制方法而言，負(fù)流量控制能夠減少熱泵的功率消耗，并產(chǎn)生了很強(qiáng)的節(jié)電效應(yīng)；其次，對于正流量控制系統(tǒng)，也是一個基于正負(fù)流量控制系統(tǒng)的控制模型。主要利用改變操縱手柄上的壓力來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向閥。這種操控模式在資源節(jié)約、保護(hù)和自動化等方面都有著突出的意義。

4.3 多路閥控制

通過多路閥門控制系統(tǒng)，能夠精確監(jiān)測控制系統(tǒng)功率與水壓的變化趨勢。該控制系統(tǒng)方法將廣泛應(yīng)用于機(jī)械式普通閥門，可達(dá)到優(yōu)異的節(jié)約效益。該技術(shù)在通用閥上的有效運用，將有助于提升該技術(shù)管理方法的現(xiàn)代化管理水平。多通道閥通常有2條管道，4#和6#。但考慮到多路閥的優(yōu)先電路設(shè)計和供油電路之間的相互作用，為全面掌控傳感閥的工作狀況，技術(shù)人員常常并聯(lián)操作直接電路流量設(shè)計和供油電路。

5 液壓機(jī)械節(jié)能控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀

5.1 柴油機(jī)電噴控制技術(shù)

一般來說，目前的柴油機(jī)機(jī)電噴射控制技術(shù)可分為渦輪增壓、共軌電控噴射等不同的技術(shù)手段。其中，柴油機(jī)電控噴射技術(shù)主要以噴射時間和噴射量為依據(jù)，合理有效地控制柴油機(jī)運行過程中的負(fù)荷。從另一種視角考慮，發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)噴射技術(shù)在調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的噴射時間和噴射量等方面都發(fā)揮著很有效的作用，并有著不錯的節(jié)約環(huán)保效益。因此電噴柴油機(jī)廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)。其對于現(xiàn)代工程機(jī)械系統(tǒng)前期的應(yīng)用，有著極重要的使用價值與指導(dǎo)意義。將電子噴射系統(tǒng)帶入工程機(jī)械中，可以提高其功率速度，并具有非常低的能耗和顯著的節(jié)能效果。

5.2 混合動力系統(tǒng)

從實用的角度來看，混合動力系統(tǒng)在壓力電能的儲存中發(fā)揮著越來越重要的作用。電能集中存儲的最終目的是為電機(jī)的安全穩(wěn)定運行提供足夠的電能。在蓄壓方面，混合動力系統(tǒng)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在能量儲存和壓力儲備方面。前者可以實現(xiàn)能量的高效儲存，確保電動機(jī)平穩(wěn)安全工作；后者能夠?qū)崿F(xiàn)對零件的高效維護(hù)，避免零件嚴(yán)重?fù)p傷，其根本目的是有效保護(hù)設(shè)備內(nèi)部零件，防止內(nèi)部零件受電機(jī)長時間運行的影響，并起到一定的節(jié)能環(huán)保作用。

6 液壓機(jī)械節(jié)能控制技術(shù)的分析

對液壓機(jī)械設(shè)備節(jié)電控制來說，節(jié)電管理的主要目的就是為了保護(hù)，并提高施工機(jī)械設(shè)備的發(fā)展。為達(dá)到節(jié)能環(huán)保的雙重目的，液壓機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計必須綜合考慮以適應(yīng)環(huán)境與自然的發(fā)展需要，因此研制節(jié)能環(huán)保的液壓機(jī)械產(chǎn)品是十分必要的。就目前液壓機(jī)械行業(yè)的發(fā)展情況而言，研究液壓機(jī)械行業(yè)由節(jié)約到環(huán)境保護(hù)的發(fā)展有著價值意義。

就目前我國液壓機(jī)械設(shè)備的技術(shù)發(fā)展趨勢來說，在節(jié)電方面的研究成果與國外相比存在著很大差異。我國現(xiàn)已研制并生產(chǎn)出了許多對液壓機(jī)械設(shè)備組成部分產(chǎn)生了節(jié)電作用的液壓泵和多路控制閥，但尤其是在節(jié)電方面并未起到很突出的效果，國產(chǎn)發(fā)動機(jī)的綜合技術(shù)指標(biāo)無法達(dá)到中高檔的液壓機(jī)械設(shè)備節(jié)電環(huán)保的要求。而國內(nèi)中高檔液壓機(jī)械設(shè)備的主要使用國外液壓元器件。與國外液壓機(jī)械用柴油機(jī)比較，當(dāng)前的大部分國產(chǎn)發(fā)動機(jī)具有穩(wěn)定性較差、超載力量小、轉(zhuǎn)矩儲備較低的不足，這對液壓機(jī)械設(shè)備節(jié)電控制技術(shù)的全方位了解與掌握存在著相當(dāng)?shù)睦щy，也不利于我們對該項核心技術(shù)的全方位掌握。水力設(shè)備單元的產(chǎn)生電量與消耗，通常運用設(shè)備單元本身和元電子器件相互之間的內(nèi)耗，以及泄漏的電量損失來表示。要進(jìn)行水力設(shè)備的節(jié)電控制，就需要充分利用某些節(jié)約的液壓部件。常見的節(jié)約液壓部件有恒功率可變泵、蓄能器、恒壓變量泵、限壓變量泵等，有效合理使用這些節(jié)約液壓部件對于水力設(shè)備的節(jié)電控制具有一定的重要意義，也便于掌握水力設(shè)備的節(jié)電控制。在液壓設(shè)備的節(jié)電管理工作領(lǐng)域方面，人們必須在發(fā)電機(jī)研發(fā)中下更大的功夫，全面熟悉并掌握了發(fā)動機(jī)的節(jié)電操控基礎(chǔ)，這對于了解液壓設(shè)備的節(jié)電操控基礎(chǔ)具有積極的意義。在發(fā)動機(jī)節(jié)電管理工作領(lǐng)域方面，可通過電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)電管理工作，調(diào)整汽車的噴水時間和噴水量，并通過全電子環(huán)境管理工作，最大限制地改善了引擎的廢氣質(zhì)量、引擎特性和燃油效率，從而有利于引擎的節(jié)電管理工作。了解此項技術(shù)也有利于人們進(jìn)一步了解液壓設(shè)備的節(jié)電管理工作。同時，為進(jìn)行對水力機(jī)械設(shè)備的節(jié)電管理，并掌握其節(jié)能控制，可采用或改進(jìn)水力機(jī)械系統(tǒng)，利用控制系統(tǒng)中的固有能量和勢能，并通過柴油引擎與液壓泵的節(jié)電綜合管理，來達(dá)到上述目標(biāo)。

目前，在我國液壓機(jī)械節(jié)電控制領(lǐng)域取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，并呈現(xiàn)向上的趨勢。這種發(fā)展趨勢大致為：將混合激勵控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于液壓機(jī)械節(jié)電控制領(lǐng)域中。該混合激勵控制系統(tǒng)可以適應(yīng)大載荷的施工需要。在該控制系統(tǒng)中，還設(shè)計了對柴油引擎的應(yīng)用。該混合激勵控制系統(tǒng)可以有效克服發(fā)動機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性不好的問題，使柴油發(fā)動機(jī)與輔助發(fā)動機(jī)一起適應(yīng)大負(fù)載功率的工作需要，達(dá)到對柴油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩與輸出功率的均衡控制，從而進(jìn)一步提高了發(fā)動機(jī)的燃料利用率?；旌霞羁刂葡到y(tǒng)有一次油電混合的過程。該過程的節(jié)電控制，可以利用發(fā)電機(jī)控制完成對液壓機(jī)械設(shè)備的節(jié)電控制。而液壓泵和發(fā)動機(jī)之間的匹配控制，將更高效地達(dá)到智能化。隨著計算機(jī)的發(fā)展以及電腦控制的技術(shù)提高，液壓泵和發(fā)動機(jī)之間的匹配控制也將達(dá)到智能化控制趨勢，兩者的融合也將越來越密切。實現(xiàn)集成控制，功率控制系統(tǒng)也是液壓設(shè)備節(jié)能管理的重點監(jiān)控對象。液壓機(jī)械的節(jié)能管理，主要需要有效控制激勵系統(tǒng)的功率。而優(yōu)化激勵系統(tǒng)的輸出功率是液壓機(jī)械節(jié)能管理的最主要方法，因此功率管理已成為節(jié)能管理的重點研究內(nèi)容。

7 結(jié)語

在制造業(yè)發(fā)展過程中，液壓機(jī)械節(jié)能控制技術(shù)的發(fā)展趨勢也對制造業(yè)發(fā)展產(chǎn)生著重要的影響。為全面認(rèn)識并促進(jìn)現(xiàn)代液壓機(jī)械技能控制的深入發(fā)展，我們必須全面認(rèn)識當(dāng)代液壓機(jī)械節(jié)電控制技術(shù)的進(jìn)展?fàn)顩r，全面掌握其系統(tǒng)控制模式的基本要點，并充分運用當(dāng)前世界領(lǐng)先的科技，以進(jìn)一步提高現(xiàn)代液壓機(jī)械設(shè)備的節(jié)電效益。