机械电子工程节能控制技术研究

谭 沛 项 杰

广州市浩洋电子股份有限公司

机械电子工程节能控制技术研究

谭 沛 项 杰

广州市浩洋电子股份有限公司

随着科技水平的不断提高，尤其是在构建资源节约型社会的背景下，要求工程机械设备也要做到节能化。因此广义节能的概念开始在工程机械中得到大量普及。电子节能控制技术是一项基于广义节能概念的工程机械节能技术，非常有助于实现工程机械设备的节能化，本文围绕着工程机械电子节能控制技术进行讨论。

工程机械；机械电子；节能控制技术

引言

面对当前不断提高的对机械电子工程易操作性、低能量消耗、高工作性能的要求，如何将机械电子工程系统达到局部能量最佳，是值得我们重视的问题。就我国目前情况而言，与世界先进水平相比，还有一定的进步空间。

1 对“广义节能”的概述

对于工程机械来说，广义节能提出了四大性能要求，分别是效率、动态匹配、作业效率与不同功率流之间的有效配合。在工程机械当中，对其所有能量进行传输与改变的作用在于对外界做有效功。也就是将有效效率输送到外界。对于不同的工程机构来说，通常是不同的协同机构共同配合，其中两大要素直接决定着输出有效效率：首先是功率的传递效率，其次是不同功率支流之间的配合效率。如今，我们在进行节能控制的环节，通常是仅仅关注功率传输及对供需双方的功率进行传送上。但对于不同功率流之间怎样有效配合方面的研究还开展地较少。而作业效率，则是指在单位时间内，工程机械所完成的工作量，它通常同节能性成反比，所以对于节能型的比较，也必须建立在基于相同的功率的前提上。

2 对工程机械功率流控制方面的分析

我们根据柴油机的工作方式，来探讨关于工程机械功率流控制方面的要点。基于能量转换的角度来说，工程机械在进行工作时，本质上便是把不同的能量形式进行转换、传递并进行对外输出。要想对节能方面进行讨论，首先必须对功率流进行剖析。在以柴油机为原动机的工程机械中当中，其输出动力全部源自于柴油当中的化学能。然后由柴油机将其转换为机械能，通过转矩与转速，最终传递给传动系统，完成对于基本能量的转换。现在，在柴油机当中，我们常用的节能手段有两种，分别是全程调速技术与电控喷油技术。它们能够显著提升柴油机的工作效率，使油耗得到降低。然后由传动系统吸取柴油机的机械能并将其进一步转换为机械能、流体动能或电能。在这个过程中，柴油机扮演着能量的供方角色，而传动系统扮演着能量的需方的角色。

3 机械电子工程的节能控制系统

在改善局部方面，传统的节能控制技术已经展现出良好的效果，但是为了取得更好的节能效果就必须在传统的节能控制技术上有所改良甚至突破，通过以下几点可以对传统的节能控制技术进行改善：对固定功率配置进行改善，将机械工程的功率配置实现动态化；对操作者的造作目的要有清晰的方向，工作效率管理系统要建立在操作方式上；对工作方式来说要选择识别技术，设立相对应的功率动态配置系统的操作方式。

3.1 全电控节能控制技术

对于机械工程系统来说，依靠电比例液压泵、电比例马达、电比例液压阀和电控喷油柴油机来组成一个通过全电控来进行作业的传动系统。由于采用的转换原件和功率输出装置全部电控，所以硬件功能最小化且硬件的使用程度大幅度提升。与此同时，还可以实现智能控制的高级化、感知的深入化。因为软件承担了系统的控制和专用功能，所以操作者可以根据操作情况和实际工作情况在机械运行中对参数进行在线的调节和控制，柔性化的参数匹配得以实现，全局的节能效果也就更好的获取。

3.2 分布式节能控制技术

对全电控的功率系统，尤其是全电控的液压系统的建立，相应系统的压力信号需要被控制程序进行处理，这也就是一种非常高的要求对控制系统的响应速度，这种对压力信号进行及时处理的需求，凭借当前的机械工程控制器的技术水平来说还无法完全满足。要满足对各种数据、信号处理速度的硬性需求，就要研制专用的以总线为基本的液压阀控制器、发动机控制器和液压泵控制器，高速总线与每个控制器相互连接，建立一种以总线为基础的分布式节能控制系统，达到节能的目的。发动机的喷油量由发动机控制器依据操作者的指令和发动机的运行状态，与此同时，将与其有关的数据传递到总线，其他控制器的指令也可以在总线上获取；参照液压泵出口的压力信号，液压泵控制器可以调节其排量信号，总线接收相关数据，并且接受其他控制器的控制命令；操作者的操作命令由液压阀控制器接收，并且依据命令对液压阀进行控制，发送相关数据到总线，同时通过总线接受其它控制的控制命令。这种以总线为基础的分布式控制系统，对信息的传输和处理速度的控制都有了特别大的提升，分布式节能控制技术的应用，可以对全电控功率系统的控制需求给予满足。

3.3 全局节能控制系统概述

环保、节能是我国当前提倡的口号，为了坚持可持续发展道路，我们应该不断研究出各种先进的节能技术。对此，全局节能不失为一条符合我国国情的合理方式。分析工程机械典型的功率流程，在构建基于广义节能的定义下的全局节能控制系统时，我们必须将研究对象着眼于整机与外界负载上，对以达到节能的效果。当我们对全程节能指标的概念进行分析，不难看出工程机械基于单位时间内单位油耗的工况而作出的有效功，一共参照了三大要素：协同作业、作业效率及传统节能的目标。而在这些目标当中，我们又可进一步将其划分为系统目标、部件目标与元件目标。它能合理地控制工程机械当中不同部件的协同作业状况，作业效率状况与能耗状况，以实现全局节能，达到节能减排的目的。

结语

通过本文上述的描述可以看出来，落实当前全新的节能电子控制系统目标，就要完善传统性的电子控制系统存在的缺陷不足，同时将传统控制系统中的有效途径进行突破，构建实现分布式总线控制系统和全电控的功率系统。只有基于总线分布来控制执行的状态下，才能实现传统电子控制系统的完善。这样的技术效果可以实现分工况的动态参数功率匹配及基于操作模式的效率管理系统，从而为建立工程机械电子节能控制技术路上扩展空间，有效引导现代工业节能机械技术的发展。

[1]游阳林，唐世波.工程机械电子节能控制技术研究[J].山东工业技术，2017，1(15)：90-92.

[2]杨文刚.工程机械电子节能控制技术研究电器控制设计要诀[J].工业设计，2015，10(20)：101-103.