淺談工程機械電子節能控制技術

修玲芳

（山東鼎安檢測技術有限公司，山東 濟南 250032）

隨著科技水平的迅速發展，特別是在社會注重資源節約的當下，操作舒適性和能耗降低以及操作舒適性在現代工程機械中重視度越來越高，并要求工程機械設備也要做到節能化以適應當代的生產要求[1]。當前，工程機械對作業性能和操作簡便性以及消耗能量低的要求一直在升高，機械工程在國內實現能量控制性和動力傳動鏈中的優化記憶方面有很大的進步，但與世界先進水平還是有一定的差距，我們需要重視怎樣將工程機械電子節能控制技術上升到部分能量最佳化。事實證明電子節能控制技術對實現節省工程機械能耗有著特別重要的推動性作用，它是基于廣義概念下的工程機械電子節能控制技術，本文圍繞工程機械電子節能控制技術的發展應用展開粗淺的探析，以期為打破傳統的節能控制技術以及達到更完善的節能效果做一定理論的鋪墊[2]。

1 廣義節能概論

1.1 功率流程

輸出有效功率實際上就是工程機械電子節能，對外負載做有效功是其最終目的，輸出功率在工程機械中主要通過將支流中不同的功率以及對功率進行有效的傳輸和配合的方式來增強，對于工程機械功率流程的剖析是分析節能的關鍵[3]。我們分析工程機械功率流控制方面的問題主要是根據柴油機的工作方式，圖1是以柴油機為例的對工程機械典型功率流的分析，本質上是把不同的能量形式在工程機械工作過程中進行轉換，工程機械如果以柴油機為動力，柴油的化學能是其轉化為機械能的動力的來源，目前改善柴油機的動力特性和能耗特性可以通過全程調速或電控噴油等控制技術[4]。能量的供需方分別是柴油機和液壓泵，柴油機輸出的機械能被液壓汞吸收，同時將機械能轉化為液壓能，為了改善其供需之間的關系，通常對二者采用轉速感應控制等，從而進一步完善能耗和動力特性在二者中的聯和[5]。液壓能被液壓泵傳送出來然后被液壓閥吸收，相對應的運行結構會接收節液壓系統通過調節而產生的的流量、壓力和方向，大多數為使各運行結構可以協同作業的目的會通過控制可變流量的方式[2]。在液壓閥的控制系統中，油缸或馬達會吸收液壓閥輸出的液壓能，同時機械能被輸出； 執行元件輸出的機械能轉換成負載做功，而它的有效做工最終成為執行元件對外負載的有效功率[6]。

圖1 工程機械典型功率流圖

1.2 節能理念

對于工程機械來說，廣義的節能主要是指作業效率和動態匹配、不同功率流以及工作效率四大性能之間的有效配合[3]。對其所有能量進行傳輸與改變的作用在于對外界做有用功，因為一般都是由幾個共同協作的運行結構組成機械電子工程，所以對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，單位時間內，工程機械所完成的工作量即為作業效率，而對于節能型的比較，必須建立在基于相同功率的前提下[7]。

1.3 節能控制系統

為建立更加完善的工程機械電子節能控制系統，在工程機械施工過程中，為了實現廣義節能意義下的節能控制，分析研究整個工程機械運作系統進行非常有必要。為實現最優化的節能控制，同時還需要將整個運行系統作為研究對象，將傳統節能控制技術、作業效率以及多執行機構的協同控制統一在共同的節能目標下[5]。

2 節能控制技術

傳統的節能控制技術在改善局部上已有一定的成果，接下來我們應構建全新的工程機械功率節能控制體系，我們就要對一些技術實施突破，如通過以下幾點對傳統的節能控制技術進行改善：對作業模式要選擇識別技術，建立相對應的功率動態配置系統的操作方式；對固定功率的配置進行提升，實現分工況的柔性參數的動態功率匹配；明確駕駛員的操作目的，基于操作模式建立作業效率管理系統等以至于取得更好的節能效果[1]。

2.1 全電控的功率控制系統

對于機械系統工程來說，目前想要達到更完善的節能效果唯有打破傳統節能控制技術，電控噴油柴油機和電比例控制閥綜合以及電比例液壓汞構建成全電控的傳動系統[6]，因為電控所采用的轉換原件和功率輸出裝置，所以其硬件功能可以達到最小化，同時硬件的合適范圍也大幅度增強，如若想實現工程機械的動態功率配置，就必須通過打破傳統的節能控制技術，同時還可以實現智能控制的高級化，感知的深入化。

2.2 分布式節能控制技術

對于全電控的功率系統，特別是建設完成全電控液壓控制系統，需要高速度的信息傳輸，尤其是全電控液壓系統之后，實現節能控制系統的長遠發展目標可以通過解決液壓系統中存在的壓力信息問題[8]。

僅憑現階段的工程機械的控制器械的技術條件不能夠及時處理壓力信息的方法，應該對專門的液壓閥控制設備和發動機控制設備以及液壓泵控制設備進行開發以實現對數據處理速度的要求，建立總線的分布式控制系統可以通過系統的總線與每個控制設備相連。

利用發動機工作時的數據和用戶的指令進行發動機噴油量的控制發動機的控制設備，同時總線接收到相關數據，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其接收信息的過程進行調節液壓泵控制設備，同時總線接收相關數據，然后從總線上接收其它控制器的控制指令；操作者將指令傳達到液壓閥控制器，通過指令控制液壓閥，同時總線接收到相關數據，進而接收其它控制設備的控制指令于總線上，系統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[2]。

2.3 全局節能控制技術

節能技術在發展道路上不停的開發創新，全局技能對機械工作性能的進一步增強，能耗的進一步降低而言有著至關重要的影響意義。將整機以及外界負載作為分析主體，從而構建廣義概念下的全局節能控制系統，進而更好地實現它[9]。

全局節能控制目標可以分解為傳統節能和作業效率以及協同作業目標，每個目標又可以分為系統節能目標和部件節能目標以及元件節能目標，其特點是保持各個結構控制目標一致，實現節能的全局面和科學有效性的控制，將最終目標定位于整體結構節能； 節能目標是作業高效和經濟性的統一； 評價體系指標合理化并具有說服力[10]。

總而言之，若要更創新的電子節能控制系統工作實現，就要將傳統性的電子控制系統存在的不足進行改進，不同工程機械情況的柔性參數的動態功率配置可以通過電子節能控制技術實現，構建操作方式的工作效率管理系統和工作效率方式的動態功率配置系統，從而為工程機械電子節能控制技術的構建路上擴展更多的可能性，希望能夠為工程機械節能技術指明方向，進而有效引導現代工業節能技術的發展。