探析工程机械电子节能控制技术

摘要：在机械电子技术不断发展的今天，需要深入研究广义节能理念和工程电子节能技术，如今有诸多问题存在于传统工程机械节能中，本文从广义节能理念分析了工程机械的控制技术，并且构建了工程机械电子节能控制技术。

关键词：工程机械；电子节能；控制技术

前言

近年来，国内经济不断发展，人们对工程机械性能、能耗、操作方便性以及作业效率提出了更高的要求。目前，国内的机械设备节能技术还和其他国家有着很大的差距，仅仅能够实现局部节能控制，浪费掉大量的能源。针对这种情况，本文提出新的节能理念和节能控制系统，希望能够使国内现在的现状得到改变，早日跟上时展的脚步。

1. 工程机械电子广义节能

1.1 工程机械最为典型的功率流程图

在工程机械工作时，机械设备主要是通过能量之间的相互转换、能量传递以及能量对外做功三个过程完成的。对工程机械的节能系统进行研究，必须清楚机械设备功率流程[1]。

柴油发动机的做功过程，主要是由柴油的化学能转换为机械设备机械能的一个过程，目前，国内使用全程进行调速、电控喷油等形式，进行柴油机械设备之间的耗能和能量转换控制。液压水泵将柴油的化学能转换为液压能，现在主要采用恒定功率控制、压力切断以及流量控制等，改善液压水泵的设备之间的耗能和能量转换控制。

柴油机和液压水泵分别为能量的供应方和需求方，为了改善两者之间的供应关系，对于柴油发动机和液压水泵，采用转速感应控制和做功极限控制，从而调整两者之间的做功特性和耗能特性。液压阀的控制系统由操作人员掌握，液压阀的显示状态可以表现出操作的意图和流量的需求[2]，因此，液压泵和液压阀之间存在供需关系。为了适应能量之间的供需关系，采用负流量控制。液压泵输出的液压能被发动机所吸收，转化为机械能进行做功。

1.2 广义节能理念分析

把工程机械的能量转化为动能，并对外界进行做功的功率被称为有用功率。机械设备都是多个执行结构一起进行协同作业，因此主要有两个因素影响着做功的效率，能量之间的传递和能量的分配。现在国内研究人员一直都在研究能量的传递和供需关系之间进行协调，忽视了能量在各个执行系统的分配情况。因此，进行工程机械各个执行系统直接能源的控制，对于节能控制的研究是有很大帮助的。

从上文的分析可以看出，广义节能理念主要可以分为以下几个部分：效率与动能之间分配、功率之间的分配以及施工作业效率。

1.3 对工程机械的整体节能控制进行研究

为了研究广义节能理念，就必须把机械设备作业效率作为研究对象，把节能技术、执行作业结构以及作业的效率保持在同一个节能目的下进行分析研究。

整体节能指标就是单位时间内的耗油量、单位时间内做的有用功，等于有效功率和耗油量的比值，将节能技术、执行作业结构以及作业的效率三方面内容作为，评价设备性能和设备节能特性[3]。

如下图所示，整体的节能控制目标可以分为协调作业目标、作业效率目标和传统作业目标三类，每个节能目标又可以分为若干个小的节能目标，这样的节能结构具有以下优点；（1）各个执行机构的控制目标保持一致性。（2）把整体的节能目标作为最终目的，能够实现全局的节能和科学合理控制。（3）把作业的效率和经济效益作为节能的前提。（4）节能评价的指标更合理，更具有说服力。

2. 工程机械全局采取电子节能控制系统

以往的工程机械节能控制技术已经取得了局部的成效，因此，只有摆开以往的节能控制技术范畴才能取到更好的成效。可以通过下面几种方法进行以往节能技术的突破：（1）突破以往固定节能参数，采用分工况的措施进行节能执行结构的调整。（2）清楚操作人员的意图，建立科学合理的作业管理体系。要想实现这些技术的突破，就必须建立完善的电子控制执行层和分配式执行层，建立全新的工程机械电子节能系统[4]。

2.1 全新的电子功率控制节能系统

使用电控喷油柴油机、电比例液压泵、电比例液压发动机等，建立全新的电子功率控制节能系统。采用立全新的电子功率控制系统，可以控制设备中能量的传递和元件之间的转换，提升硬件使用效率，以及功能最小化，这样就可以使智能控制系统更有效的被使用。

2.2 建立电子分布式控制系统

建立电子分布式控制系统，对机械设备的功率系统、液压系统进行控制，因为控制系统需要处理液压系统的压力信息，对其信息响应速度提出了较高要求，但是在现阶段技术条件之下，还无法对压力信息及时处理；针对这种情况，就需要设立独立的液压泵控制器、液压阀控制器以及发动机控制器，把各个独立的控制器和总控制器进行连接，建立总线控制系统，进行分布式控制。

如下图所示，机械设备发动机根据设备的运输参数和用户控制耗油量，并把相关的数据发送到总控制系统，由总控制系统发号控制指令；液压泵要根据泵出口处压力表的显示数据，对液压泵的排量进行调节，把相关的数据发送到总控制系统，从总控制系统接收其他控制系统的指令。液压阀接收操作人员的控制，对液压阀进行控制，并把液压阀的相关数据传送给总控制系统，由总控制系统接收其他控制系统的操作指令进行控制[5]。

使用总线分布进行执行系统控制，能很大程度的提升控制系统处理信息数据的效率和速度，实现全线电子系统控制机械设备的能源消耗，从而达到节能的目的。

结束语

由上文可以看出，传统的节能控制系统存在很多问题，只能进行局部的能源控制，因此，建立工程机械电子全线节能控制系统是很有必要的。此种技术设计的全线电子节能控制系统和分布式节能控制系统，实现了动态功率和动态工况的节能控制，为以后机械设备的节能控制技术的发展，起到了较大的推动作用。

参考文献

[1] 杨哲.工程机械电子节能控制技术研究[J].中国市场，2014，（27）：126-127.

[2] 陈德毅.工程机械电子节能控制技术研究[J].建筑界，2013，（06）：185-186.

[3] 邬刚.工程机械电子节能控制技术研究[J].中国科技信息， 2013，（12）：203-204.

[4] 权龙，高有山，程珩.提高工程机械能量利用率的技术现状及新进展[J].液压与气动，2013，（04）：107-108.

[5] 汪中原.对工程机械电子节能控制技术的探讨[J].中国科技博览，2012，（34）：141-142.