機械電子工程節能控制技術研究

譚 沛 項 杰

廣州市浩洋電子股份有限公司

機械電子工程節能控制技術研究

譚 沛 項 杰

廣州市浩洋電子股份有限公司

隨著科技水平的不斷提高，尤其是在構建資源節約型社會的背景下，要求工程機械設備也要做到節能化。因此廣義節能的概念開始在工程機械中得到大量普及。電子節能控制技術是一項基于廣義節能概念的工程機械節能技術，非常有助于實現工程機械設備的節能化，本文圍繞著工程機械電子節能控制技術進行討論。

工程機械；機械電子；節能控制技術

引言

面對當前不斷提高的對機械電子工程易操作性、低能量消耗、高工作性能的要求，如何將機械電子工程系統達到局部能量最佳，是值得我們重視的問題。就我國目前情況而言，與世界先進水平相比，還有一定的進步空間。

1 對“廣義節能”的概述

對于工程機械來說，廣義節能提出了四大性能要求，分別是效率、動態匹配、作業效率與不同功率流之間的有效配合。在工程機械當中，對其所有能量進行傳輸與改變的作用在于對外界做有效功。也就是將有效效率輸送到外界。對于不同的工程機構來說，通常是不同的協同機構共同配合，其中兩大要素直接決定著輸出有效效率：首先是功率的傳遞效率，其次是不同功率支流之間的配合效率。如今，我們在進行節能控制的環節，通常是僅僅關注功率傳輸及對供需雙方的功率進行傳送上。但對于不同功率流之間怎樣有效配合方面的研究還開展地較少。而作業效率，則是指在單位時間內，工程機械所完成的工作量，它通常同節能性成反比，所以對于節能型的比較，也必須建立在基于相同的功率的前提上。

2 對工程機械功率流控制方面的分析

我們根據柴油機的工作方式，來探討關于工程機械功率流控制方面的要點。基于能量轉換的角度來說，工程機械在進行工作時，本質上便是把不同的能量形式進行轉換、傳遞并進行對外輸出。要想對節能方面進行討論，首先必須對功率流進行剖析。在以柴油機為原動機的工程機械中當中，其輸出動力全部源自于柴油當中的化學能。然后由柴油機將其轉換為機械能，通過轉矩與轉速，最終傳遞給傳動系統，完成對于基本能量的轉換。現在，在柴油機當中，我們常用的節能手段有兩種，分別是全程調速技術與電控噴油技術。它們能夠顯著提升柴油機的工作效率，使油耗得到降低。然后由傳動系統吸取柴油機的機械能并將其進一步轉換為機械能、流體動能或電能。在這個過程中，柴油機扮演著能量的供方角色，而傳動系統扮演著能量的需方的角色。

3 機械電子工程的節能控制系統

在改善局部方面，傳統的節能控制技術已經展現出良好的效果，但是為了取得更好的節能效果就必須在傳統的節能控制技術上有所改良甚至突破，通過以下幾點可以對傳統的節能控制技術進行改善：對固定功率配置進行改善，將機械工程的功率配置實現動態化；對操作者的造作目的要有清晰的方向，工作效率管理系統要建立在操作方式上；對工作方式來說要選擇識別技術，設立相對應的功率動態配置系統的操作方式。

3.1 全電控節能控制技術

對于機械工程系統來說，依靠電比例液壓泵、電比例馬達、電比例液壓閥和電控噴油柴油機來組成一個通過全電控來進行作業的傳動系統。由于采用的轉換原件和功率輸出裝置全部電控，所以硬件功能最小化且硬件的使用程度大幅度提升。與此同時，還可以實現智能控制的高級化、感知的深入化。因為軟件承擔了系統的控制和專用功能，所以操作者可以根據操作情況和實際工作情況在機械運行中對參數進行在線的調節和控制，柔性化的參數匹配得以實現，全局的節能效果也就更好的獲取。

3.2 分布式節能控制技術

對全電控的功率系統，尤其是全電控的液壓系統的建立，相應系統的壓力信號需要被控制程序進行處理，這也就是一種非常高的要求對控制系統的響應速度，這種對壓力信號進行及時處理的需求，憑借當前的機械工程控制器的技術水平來說還無法完全滿足。要滿足對各種數據、信號處理速度的硬性需求，就要研制專用的以總線為基本的液壓閥控制器、發動機控制器和液壓泵控制器，高速總線與每個控制器相互連接，建立一種以總線為基礎的分布式節能控制系統，達到節能的目的。發動機的噴油量由發動機控制器依據操作者的指令和發動機的運行狀態，與此同時，將與其有關的數據傳遞到總線，其他控制器的指令也可以在總線上獲取；參照液壓泵出口的壓力信號，液壓泵控制器可以調節其排量信號，總線接收相關數據，并且接受其他控制器的控制命令；操作者的操作命令由液壓閥控制器接收，并且依據命令對液壓閥進行控制，發送相關數據到總線，同時通過總線接受其它控制的控制命令。這種以總線為基礎的分布式控制系統，對信息的傳輸和處理速度的控制都有了特別大的提升，分布式節能控制技術的應用，可以對全電控功率系統的控制需求給予滿足。

3.3 全局節能控制系統概述

環保、節能是我國當前提倡的口號，為了堅持可持續發展道路，我們應該不斷研究出各種先進的節能技術。對此，全局節能不失為一條符合我國國情的合理方式。分析工程機械典型的功率流程，在構建基于廣義節能的定義下的全局節能控制系統時，我們必須將研究對象著眼于整機與外界負載上，對以達到節能的效果。當我們對全程節能指標的概念進行分析，不難看出工程機械基于單位時間內單位油耗的工況而作出的有效功，一共參照了三大要素：協同作業、作業效率及傳統節能的目標。而在這些目標當中，我們又可進一步將其劃分為系統目標、部件目標與元件目標。它能合理地控制工程機械當中不同部件的協同作業狀況，作業效率狀況與能耗狀況，以實現全局節能，達到節能減排的目的。

結語

通過本文上述的描述可以看出來，落實當前全新的節能電子控制系統目標，就要完善傳統性的電子控制系統存在的缺陷不足，同時將傳統控制系統中的有效途徑進行突破，構建實現分布式總線控制系統和全電控的功率系統。只有基于總線分布來控制執行的狀態下，才能實現傳統電子控制系統的完善。這樣的技術效果可以實現分工況的動態參數功率匹配及基于操作模式的效率管理系統，從而為建立工程機械電子節能控制技術路上擴展空間，有效引導現代工業節能機械技術的發展。

[1]游陽林，唐世波.工程機械電子節能控制技術研究[J].山東工業技術，2017，1(15)：90-92.

[2]楊文剛.工程機械電子節能控制技術研究電器控制設計要訣[J].工業設計，2015，10(20)：101-103.