機(jī)械電子工程節(jié)能控制技術(shù)研究

譚 沛 項(xiàng) 杰

廣州市浩洋電子股份有限公司

機(jī)械電子工程節(jié)能控制技術(shù)研究

譚 沛 項(xiàng) 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(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)的背景下，要求工程機(jī)械設(shè)備也要做到節(jié)能化。因此廣義節(jié)能的概念開(kāi)始在工程機(jī)械中得到大量普及。電子節(jié)能控制技術(shù)是一項(xiàng)基于廣義節(jié)能概念的工程機(jī)械節(jié)能技術(shù)，非常有助于實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備的節(jié)能化，本文圍繞著工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行討論。

工程機(jī)械；機(jī)械電子；節(jié)能控制技術(shù)

引言

面對(duì)當(dāng)前不斷提高的對(duì)機(jī)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(jī)械電子工程系統(tǒng)達(dá)到局部能量最佳，是值得我們重視的問(wèn)題。就我國(guó)目前情況而言，與世界先進(jìn)水平相比，還有一定的進(jìn)步空間。

1 對(duì)“廣義節(jié)能”的概述

對(duì)于工程機(jī)械來(lái)說(shuō)，廣義節(jié)能提出了四大性能要求，分別是效率、動(dòng)態(tài)匹配、作業(yè)效率與不同功率流之間的有效配合。在工程機(jī)械當(dāng)中，對(duì)其所有能量進(jìn)行傳輸與改變的作用在于對(duì)外界做有效功。也就是將有效效率輸送到外界。對(duì)于不同的工程機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，通常是不同的協(xié)同機(jī)構(gòu)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?cè)谶M(jìn)行節(jié)能控制的環(huán)節(jié)，通常是僅僅關(guān)注功率傳輸及對(duì)供需雙方的功率進(jìn)行傳送上。但對(duì)于不同功率流之間怎樣有效配合方面的研究還開(kāi)展地較少。而作業(yè)效率，則是指在單位時(shí)間內(nèi)，工程機(jī)械所完成的工作量，它通常同節(jié)能性成反比，所以對(duì)于節(jié)能型的比較，也必須建立在基于相同的功率的前提上。

2 對(duì)工程機(jī)械功率流控制方面的分析

我們根據(jù)柴油機(jī)的工作方式，來(lái)探討關(guān)于工程機(jī)械功率流控制方面的要點(diǎn)?；谀芰哭D(zhuǎn)換的角度來(lái)說(shuō)，工程機(jī)械在進(jìn)行工作時(shí)，本質(zhì)上便是把不同的能量形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換、傳遞并進(jìn)行對(duì)外輸出。要想對(duì)節(jié)能方面進(jìn)行討論，首先必須對(duì)功率流進(jìn)行剖析。在以柴油機(jī)為原動(dòng)機(jī)的工程機(jī)械中當(dāng)中，其輸出動(dòng)力全部源自于柴油當(dāng)中的化學(xué)能。然后由柴油機(jī)將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過(guò)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，最終傳遞給傳動(dòng)系統(tǒng)，完成對(duì)于基本能量的轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在，在柴油機(jī)當(dāng)中，我們常用的節(jié)能手段有兩種，分別是全程調(diào)速技術(shù)與電控噴油技術(shù)。它們能夠顯著提升柴油機(jī)的工作效率，使油耗得到降低。然后由傳動(dòng)系統(tǒng)吸取柴油機(jī)的機(jī)械能并將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、流體動(dòng)能或電能。在這個(gè)過(guò)程中，柴油機(jī)扮演著能量的供方角色，而傳動(dòng)系統(tǒng)扮演著能量的需方的角色。

3 機(jī)械電子工程的節(jié)能控制系統(tǒng)

在改善局部方面，傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出良好的效果，但是為了取得更好的節(jié)能效果就必須在傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)上有所改良甚至突破，通過(guò)以下幾點(diǎn)可以對(duì)傳統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行改善：對(duì)固定功率配置進(jìn)行改善，將機(jī)械工程的功率配置實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化；對(duì)操作者的造作目的要有清晰的方向，工作效率管理系統(tǒng)要建立在操作方式上；對(duì)工作方式來(lái)說(shuō)要選擇識(shí)別技術(shù)，設(shè)立相對(duì)應(yīng)的功率動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)的操作方式。

3.1 全電控節(jié)能控制技術(shù)

對(duì)于機(jī)械工程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，依靠電比例液壓泵、電比例馬達(dá)、電比例液壓閥和電控噴油柴油機(jī)來(lái)組成一個(gè)通過(guò)全電控來(lái)進(jìn)行作業(yè)的傳動(dòng)系統(tǒng)。由于采用的轉(zhuǎn)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(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)智能控制的高級(jí)化、感知的深入化。因?yàn)檐浖袚?dān)了系統(tǒng)的控制和專(zhuān)用功能，所以操作者可以根據(jù)操作情況和實(shí)際工作情況在機(jī)械運(yùn)行中對(duì)參數(shù)進(jìn)行在線的調(diào)節(jié)和控制，柔性化的參數(shù)匹配得以實(shí)現(xiàn)，全局的節(jié)能效果也就更好的獲取。

3.2 分布式節(jié)能控制技術(shù)

對(duì)全電控的功率系統(tǒng)，尤其是全電控的液壓系統(tǒng)的建立，相應(yīng)系統(tǒng)的壓力信號(hào)需要被控制程序進(jìn)行處理，這也就是一種非常高的要求對(duì)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這種對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行及時(shí)處理的需求，憑借當(dāng)前的機(jī)械工程控制器的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)還無(wú)法完全滿(mǎn)足。要滿(mǎn)足對(duì)各種數(shù)據(jù)、信號(hào)處理速度的硬性需求，就要研制專(zhuān)用的以總線為基本的液壓閥控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和液壓泵控制器，高速總線與每個(gè)控制器相互連接，建立一種以總線為基礎(chǔ)的分布式節(jié)能控制系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器依據(jù)操作者的指令和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，與此同時(shí)，將與其有關(guān)的數(shù)據(jù)傳遞到總線，其他控制器的指令也可以在總線上獲?。粎⒄找簤罕贸隹诘膲毫π盘?hào)，液壓泵控制器可以調(diào)節(jié)其排量信號(hào)，總線接收相關(guān)數(shù)據(jù)，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(jù)命令對(duì)液壓閥進(jìn)行控制，發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)到總線，同時(shí)通過(guò)總線接受其它控制的控制命令。這種以總線為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)，對(duì)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(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)全電控功率系統(tǒng)的控制需求給予滿(mǎn)足。

3.3 全局節(jié)能控制系統(tǒng)概述

環(huán)保、節(jié)能是我國(guó)當(dāng)前提倡的口號(hào)，為了堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，我們應(yīng)該不斷研究出各種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)。對(duì)此，全局節(jié)能不失為一條符合我國(guó)國(guó)情的合理方式。分析工程機(jī)械典型的功率流程，在構(gòu)建基于廣義節(jié)能的定義下的全局節(jié)能控制系統(tǒng)時(shí)，我們必須將研究對(duì)象著眼于整機(jī)與外界負(fù)載上，對(duì)以達(dá)到節(jié)能的效果。當(dāng)我們對(duì)全程節(jié)能指標(biāo)的概念進(jìn)行分析，不難看出工程機(jī)械基于單位時(shí)間內(nèi)單位油耗的工況而作出的有效功，一共參照了三大要素：協(xié)同作業(yè)、作業(yè)效率及傳統(tǒng)節(jié)能的目標(biāo)。而在這些目標(biāo)當(dāng)中，我們又可進(jìn)一步將其劃分為系統(tǒng)目標(biāo)、部件目標(biāo)與元件目標(biāo)。它能合理地控制工程機(jī)械當(dāng)中不同部件的協(xié)同作業(yè)狀況，作業(yè)效率狀況與能耗狀況，以實(shí)現(xiàn)全局節(jié)能，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文上述的描述可以看出來(lái)，落實(shí)當(dāng)前全新的節(jié)能電子控制系統(tǒng)目標(biāo)，就要完善傳統(tǒng)性的電子控制系統(tǒng)存在的缺陷不足，同時(shí)將傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的有效途徑進(jìn)行突破，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)分布式總線控制系統(tǒng)和全電控的功率系統(tǒng)。只有基于總線分布來(lái)控制執(zhí)行的狀態(tài)下，才能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電子控制系統(tǒng)的完善。這樣的技術(shù)效果可以實(shí)現(xiàn)分工況的動(dòng)態(tài)參數(shù)功率匹配及基于操作模式的效率管理系統(tǒng)，從而為建立工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)路上擴(kuò)展空間，有效引導(dǎo)現(xiàn)代工業(yè)節(jié)能機(jī)械技術(shù)的發(fā)展。

[1]游陽(yáng)林，唐世波.工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017，1(15)：90-92.

[2]楊文剛.工程機(jī)械電子節(jié)能控制技術(shù)研究電器控制設(shè)計(jì)要訣[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2015，10(20)：101-103.