李 錚

能源供不應求、環(huán)境污染等問題影響了社會的發(fā)展，使得節(jié)能減排觀念深入人心。當前國家在積極推動能源革命。礦山工程機械類施工需要消耗較高能源，存在較大的節(jié)能空間，因此實現(xiàn)工程機械液壓節(jié)能技術的有效應用是當前工程發(fā)展的主要方向。隨著近年來工程機械產(chǎn)品的快速發(fā)展，各項創(chuàng)新技術的使用，使得工程機械行業(yè)朝著節(jié)能與高效的方向發(fā)展，而液壓傳動作為工程機械中的關鍵技術，對節(jié)能減排技術進行深入研究具有重要意義。

1 工程機械液壓系統(tǒng)分析

礦山工程機械液壓系統(tǒng)具有密度大、輸出率高的優(yōu)點，在機械行業(yè)中的應用較為廣泛，但在使用中存在著節(jié)流閥等元件，在生產(chǎn)過程中，很容易出現(xiàn)節(jié)流損失與管道阻尼損失，進而導致工程機械的生產(chǎn)效率降低。近年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，工程機械的需求量也隨之上升，當前工程機械行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)就是能源消耗問題，落實節(jié)能減排具有重要意義。早在20世紀60年代機械液壓技術就已得到了發(fā)展，隨著恒功率泵的問世，能量利用率明顯提升，在我國機械領域得到了廣泛應用。到了70年代，正流量控制系統(tǒng)進入到工程機械領域，多路閥的閥芯以及泵輸出流量呈正比，而泵的排量伴隨著閥芯位置而產(chǎn)生變化。到了80年代，在正流量系統(tǒng)中空流損失以及節(jié)流損失現(xiàn)象嚴重，負流量控制系統(tǒng)應運而生。在旁通油路上安裝流量檢測裝置，能夠控制泵排量，進而減少旁通油路的損失情況，解決中路回油能耗大的問題。進入90年代以后，負載敏感技術被研發(fā)出來，并廣泛應用于工程機械之中。此項技術的優(yōu)點在于外部負載發(fā)生變化以后，能夠調(diào)整泵與閥的流量，使得液壓系統(tǒng)能夠使用外部的負載流量，進而提高能源利用率。

2 工程機械液壓節(jié)能技術現(xiàn)狀

2.1 變量泵控制

通過調(diào)節(jié)變量泵的使用，能夠滿足礦山工程機械設備在復雜環(huán)境下的使用需求，結合壓力感應裝置，能夠充分利用功率，使得節(jié)流調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)容積調(diào)速轉換，進而達到降低能量損失的目的。一般情況下每一個變量泵相應的控制對象擁有一個排量，如果控制方式不同，則會導致變量泵的輸出特點發(fā)生改變。因此應該結合實際情況，選擇最為恰當?shù)淖兞靠刂品椒?，進而滿足施工技術的使用特點。當前變量的控制方法主要分為三種分別為節(jié)流控制、LS負載敏感控制以及LUDV控制。

2.1.1 節(jié)流控制

在靜壓傳動控制中節(jié)流控制技術的使用，就是對傳統(tǒng)系統(tǒng)控制技術，根據(jù)泵的變量控制方式將其分為正流量控制與負流量控制。此種控制方式，最早應用于工程機械的液壓系統(tǒng)中，所產(chǎn)生的功率損失較小，在具體工作過程中先導壓力控制閥芯與泵排量成正比關系，也就是正流量控制。由于先導式的多路閥具有調(diào)節(jié)作用，能夠使得泵排量與實際壓力之間保持一致，但由于正流量控制液壓系統(tǒng)的閥組結構較為復雜，因此，會影響系統(tǒng)的響應速度。負流量控制能夠降低多路閥中的空流損失與節(jié)流損失，當閥門位于中位時，控制來自回油節(jié)流閥的壓力，而泵流量則會隨著壓力的變化而產(chǎn)生變化，這時控制壓力與泵排量之間成反比關系，此種控制方式為負流量控制。

2.1.2 LS負載敏感控制

LS負載敏感控制的主要工作原理是，當外部負載發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠自動調(diào)整泵與閥之間的流量，使得液壓系統(tǒng)能夠使用負載產(chǎn)生的流量與壓力，進而大幅提高液壓系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。LS負載敏感控制主要是利用壓差實現(xiàn)對泵排量的控制，當壓力差與控制閥的能力產(chǎn)生不平衡關系時，控制閥的閥芯會發(fā)生位置變化，進而使得泵排量也發(fā)生變化。LS負載敏感控制能夠?qū)崿F(xiàn)變量泵的負載敏感調(diào)速，當泵口壓力減去所產(chǎn)生的負載壓力時，產(chǎn)生的壓力差可以結合負載的大小以及調(diào)速需求實現(xiàn)對泵的控制，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)按需供流，也能夠降低調(diào)速節(jié)流，減少損失與能耗，進而提高生產(chǎn)效率，當然LS負載敏感控制也存在缺點，如果閥開度過大時，泵的供油能力也會產(chǎn)生不足，這時系統(tǒng)所需求流量難以得到滿足，在高負載的影響下，使得執(zhí)行元件難以正常運行。

2.1.3 LUDV控制

LUDV控制在多個系統(tǒng)回路中都得到了應用，機械設備在工作時，都需要應用的液壓回流。具體操作中的細節(jié)就是操作人員需要在座位上操控液壓，以此來控制工程機械，這時工程機械的液壓系統(tǒng)由主泵提供所需油量，分別向各個支路提供液壓油，而每個支路則會分配三位六通電磁閥，以此來匹配執(zhí)行器所帶來的壓力。系統(tǒng)根據(jù)先導油路的最大負載力確定負載敏感泵的變量結構以及泵的出口壓力，如果負載壓力超過泵出口壓力時，負載壓力則會推動變量結構發(fā)生轉動，而泵的輸出量則會降低。如果負載壓力小于泵出口壓力時，泵的輸出壓力則會使得變量結構發(fā)生轉動，泵的輸出量增大。在此負載敏感系統(tǒng)中，多個執(zhí)行器復合聯(lián)動時，泵的供應壓力會受到多個控制閥的調(diào)節(jié)，主泵能夠提供最高負載壓力，最高壓力支路也會隨之發(fā)生匹配。雖然當前LUDV控制能夠匹配系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力使得工程機械設備的運行更加順暢，但其他壓力降低，會產(chǎn)生較大壓降，進而使得低壓執(zhí)行器端很容易出現(xiàn)功率損失。

2.2 電液比例控制智能化

隨著新科學技術的快速發(fā)展，在應用新技術過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對電液比例的有效控制，進而強化其應用效果，使其能夠與現(xiàn)代化的機械工程進行技術相吻合，提高企業(yè)生產(chǎn)過程中的節(jié)能環(huán)保效果，降低帶來的環(huán)境污染。電液比例控制技術具有較多優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對液壓信號傳遞管道的有效優(yōu)化，也能夠有效借助電信信號傳送出相關參數(shù)，減少系統(tǒng)響應的時間，使得發(fā)掘機的運行更加快捷。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，電液比例朝著智能化方向發(fā)展，在計算機的使用下，液壓系統(tǒng)在運行過程中的多個參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效收集整理，并在此基礎上實現(xiàn)對工程機械動力系統(tǒng)的有效調(diào)整，降低能源消耗。動力系統(tǒng)的構件需要控制電液比例，在新技術的應用下，要符合現(xiàn)代機械的應用流程，使其價值能夠充分展現(xiàn)出來，進而為大型機械工程節(jié)能減排奠定良好基礎。

2.3 現(xiàn)場總線嵌入式系統(tǒng)

在促進液壓系統(tǒng)自動化發(fā)展的同時，各類傳感器、控制器也得到了全面應用，這也就意味著在機械設備內(nèi)部需要出現(xiàn)大量的導線與線頭，使得控制系統(tǒng)的復雜性提高可靠性降低。為了有效減少此類問題的發(fā)生，可以選取現(xiàn)場總線以及嵌入式系統(tǒng)來實現(xiàn)控制功能，在確保系統(tǒng)功能齊全的基礎上，要充分發(fā)揮出其優(yōu)勢，如體積小、結構簡單。當代科學技術的快速發(fā)展下，使得芯片體積能夠縮小，進而增強其功能性，保障其基本使用效果，在機械內(nèi)部實現(xiàn)對系統(tǒng)的嵌入。

2.4 多路閥多方式控制

在機械工程電路控制中，一般會采取多路閥的方式對工程機械進行有效控制，在企業(yè)多元化發(fā)展過程中，應用多路閥多方式的控制方式，是當前工程機械發(fā)展的必然方向，也是現(xiàn)代化社會對機械行業(yè)提出的要求。六通路多路閥在工程機械中的應用率更高，直通供油路可以組成多路閥系統(tǒng)回路，并能夠及時反映流量功率以及壓力等多項參數(shù)，使得負載傳感閥的控制范圍不斷擴大?？傊嗦烽y的智能化發(fā)展使得液壓系統(tǒng)的建設效果不斷提升，隨著智能化水平的不斷提高，節(jié)能效果也隨之上漲。在現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展中，要想實現(xiàn)企業(yè)核心生產(chǎn)力的有效提升，就應當結合實際生產(chǎn)效果，將企業(yè)的發(fā)展與社會責任關聯(lián)，增強企業(yè)內(nèi)部的環(huán)保意識，使得企業(yè)的發(fā)展能夠?qū)⒐?jié)能減排放在首位，進而保護生態(tài)環(huán)境，履行企業(yè)責任。

2.5 混合動力系統(tǒng)控制

在工程機械、汽車等領域都廣泛應用了混合動力系統(tǒng)，混合動力系統(tǒng)主要由電力儲能以及壓力儲能兩種類型組成，電力儲能主要是將電能作為主要動力系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的壽命長，能夠?qū)崿F(xiàn)對電能的回收，同時也具有穩(wěn)定運行的特點，機械使用時間不斷延長，能源的利用率不斷提高，進而減少能源浪費。而壓力性能則能夠使得零部件減少磨損，控制尾氣排放，在機械操作中實現(xiàn)節(jié)能減排。

2.6 回收再利用能量控制

在液壓系統(tǒng)中很容易出現(xiàn)能量損失等情況，比如在制動時會需要大量的能量啟動設備，這時就會造成容量損失，運行時，工作裝置在回流過程中也會產(chǎn)生能量的浪費。而這些損失的能量，則會利用蓄能器將其轉化為液壓能而后進行儲存。在工程機械的泵控系統(tǒng)中就應用了回收再利用能量技術，在液壓回路中所安裝的蓄能器，能夠回收工程機械在運行過程中所產(chǎn)生的能量。比如當實際生產(chǎn)功率高于工程機械工作所產(chǎn)生的能量時，所超出的能量就會被蓄能器儲存起來；而實際輸出功率小于工程機械的運行需求能量時，則能夠充分釋放出吸能器的儲存能量，使得工程機械正常運行。

3 工程機械液壓節(jié)能技術具體設計

3.1 液壓系統(tǒng)元件節(jié)能

在液壓系統(tǒng)中造成元件能量損失的主要包括動力元件、執(zhí)行元件以及控制元件，其中動力元件能量損失主要是由于液壓泵在高壓下出現(xiàn)溢流現(xiàn)象；直銷元件主要是由于液壓缸與液壓馬達出現(xiàn)泄漏并與液壓缸出現(xiàn)直線摩擦；控制元件則主要是由于液壓閥自身與液壓閥組之間出現(xiàn)泄漏，導致與液壓閥之間的配置不合理，引發(fā)能量損失。而針對這些問題主要操作方式如下。

3.1.1 節(jié)能泵

在液壓系統(tǒng)中液壓能的主要來源為泵，由于能量的大量損耗，使得泵的生產(chǎn)效率對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生影響，因此在選擇液壓泵時，應當綜合考慮泵的生產(chǎn)效率及成本。如果將節(jié)能作為泵選擇的主要原則，那么齒輪泵則不適合使用，但近年來齒輪泵的市場占有率較高，因此在選擇時企業(yè)應當結合工況與成本如何選擇。近年來，我國液壓泵逐漸朝著集中化的方向發(fā)展，在負載敏感式柱塞技術的使用下，使其節(jié)能效果明顯提升，所負載的壓力與流量都能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)節(jié)，最大程度的提高液壓泵的工作效率。同時節(jié)流閥也能夠有效控制溢流損失和節(jié)流損失，解決工程機械生產(chǎn)中的主要能耗問題。

3.1.2 液壓缸

液壓缸生產(chǎn)的主要是將液壓能轉化為機械能，液壓缸的整體結構更為簡單，且經(jīng)歷了長時間的發(fā)展，但近年來，對其結構以及節(jié)能技術等多個方面并沒有產(chǎn)生巨大突破，而節(jié)能方案主要在于降低摩擦所產(chǎn)生的液壓油泄漏。市場中的液壓缸主要包括連接面液壓缸以及復合增速缸，通過改進缸的本身結構及獲取的節(jié)能效果不明顯，而將液壓缸放到能量回收系統(tǒng)中，節(jié)能效果明顯提升。

3.1.3 閥

在液壓控制系統(tǒng)中閥是其主要組成部分，在每一工作環(huán)節(jié)中都離不開液壓閥的參與，因此在液壓系統(tǒng)中液壓閥的能量消耗也應當給予重視。當前傳遞效率較高的液壓閥，包括多路閥以及疊加閥。多路閥就是指由兩個或兩個以上的閥組成，將不同種類的閥組合一起，以此來滿足液壓回路的控制需求。多路閥的集成度更高，結構更為緊湊，所產(chǎn)生的流量損失更小，在工程機械中的應用更為常見。在多路法中能夠?qū)崿F(xiàn)全覆蓋，反饋控制效果更強，且具有節(jié)能、抗干擾的效果，進而能夠提高工程機械設備的利用效率。

3.2 液壓回路系統(tǒng)節(jié)能

負載敏感控制系統(tǒng)主要有比例換向閥、負載敏感閥以及液壓馬達、液壓缸組成，自動系統(tǒng)屬于閉環(huán)，控制其壓力，能夠反饋信號，與泵的輸出流量壓力之間相匹配。負載敏感控制器都能夠根據(jù)不同工況、不同負載需求，實現(xiàn)對等輸出壓力的調(diào)節(jié)，工作穩(wěn)定后，所輸出的功率能夠與負載需求之間相匹配，這時所產(chǎn)生的溢流損失就會降低，工程機械設備的工作效率明顯提高，能源消耗問題得以改善。

4 工程機械液壓節(jié)能技術發(fā)展探究

礦山工程機械的應用能夠有效提高施工效率，而對液壓節(jié)能技術的使用，能夠有效踐行節(jié)能減排的發(fā)展策略。通過對當前工程機械液壓節(jié)能技術的應用現(xiàn)狀分析，為未來工程機械液壓技術的使用進行探索，分析節(jié)能技術的發(fā)展趨勢，保障最終節(jié)能效果。

4.1 提高智能化生產(chǎn)水平

隨著近年來科學技術水平的不斷提升，礦山工程機械液壓節(jié)能技術，實現(xiàn)了全面發(fā)展，同時朝著智能化的方向發(fā)展。當前液壓節(jié)能技術的主要應用，就是將其與現(xiàn)代計算技術充分融合，以此來提高機械設備在運行過程中的檢測質(zhì)量與檢測效率，保障檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高檢測系統(tǒng)的可靠性。而工程機械在運行過程中，也要實現(xiàn)對各項參數(shù)的轉化管理，使得機械工程的節(jié)能控制效果明顯得到提高。在此種基礎上能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度內(nèi)對工作效率的有效提高，進而降低能源產(chǎn)生的消耗。同時也要結合國際發(fā)展情況，對現(xiàn)有液壓節(jié)能技術的智能化發(fā)展進行分析，通過經(jīng)驗總結，為我國工程機械液壓節(jié)能技術水平提高奠定基礎。

4.2 提高節(jié)能與公平率匹配

工程液壓節(jié)能技術的使用會受到機械運行功率的制約，在調(diào)節(jié)過程中要確保泵與工程機械之間的匹配度，通過對泵排量的有效調(diào)節(jié)，使得節(jié)能效果明顯提高。同時在調(diào)節(jié)泵排量過程中，也要注意與系統(tǒng)之間產(chǎn)生的負載配合度，盡量增強二者之間的協(xié)調(diào)性，減少應用困難。當前負載敏感系統(tǒng)與變量泵在工程機械類的工程機械中應用更為廣泛，應當實現(xiàn)負載壓力與系統(tǒng)流量之間的匹配，而在未來發(fā)展中也要不斷完善負載敏感系統(tǒng)與變量泵的使用，增加二者之間的匹配度，提高節(jié)能水平。

4.3 液壓節(jié)能技術的應用

當前我國礦山工程機械呈多樣化發(fā)展，其中大部分是由液壓系統(tǒng)組成，如何實現(xiàn)工程機械液壓節(jié)能是當前的主要問題。由于節(jié)能技術會受到不同機械設備的影響，導致節(jié)能效果存在一定的差異，因此需要對液壓系統(tǒng)進行不斷的完善與改進，通過節(jié)能技術的使用、節(jié)能特點的分析，使得節(jié)能效率有所提高。

4.4 在機械自動化生產(chǎn)中的應用

對于工業(yè)發(fā)展而言，裝備制造具有重要作用，尤其是在機械自動化生產(chǎn)的今天，傳統(tǒng)的技術已經(jīng)難以滿足時代發(fā)展的需求，因此裝備制造企業(yè)就應當應用創(chuàng)新型技術?，F(xiàn)代液壓技術逐漸應用到生產(chǎn)之中，不同規(guī)格的零部件對商場都具有重要意義，如何實現(xiàn)節(jié)能減排、精準施工具有重要意義。在機械自動化生產(chǎn)的今天，使用的機械設備越來越多，規(guī)模越來越大，在生產(chǎn)過程中也會出現(xiàn)諸多能源損耗問題，比如在靜壓軸中需要添加適量的液壓油，并對軸承間的縫隙進行填充，以此達到潤滑的目的，軸承在上升過程中存在適量的液體，二者之間的接觸幾率降低，使得能源消耗明顯減少。可見現(xiàn)代液壓技術在使用過程中要結合實際工作情況，選擇最為恰當?shù)氖┕ぜ夹g進行，降低能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排。

另外液壓技術在使用過程中，傳統(tǒng)性能較大，操作更為便捷，所以在各行各業(yè)中都得到了廣泛使用，尤其是在現(xiàn)代機械化自動生產(chǎn)中的應用更為常見。除了要實現(xiàn)生產(chǎn)目標以外，工程機械設備也應當增加清潔能源的利用，使得工程機械在運行過程中能夠符合節(jié)能環(huán)保的需求，減輕清潔生產(chǎn)的目的，降低生產(chǎn)成本。在保障產(chǎn)品質(zhì)量的同時，也能夠為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益與生態(tài)效益。通過調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，通過對控制系統(tǒng)的合理使用，不僅能夠提高液壓技術的使用效果，同時也能夠為工程機械的使用提供有利條件。為了滿足新時代對工程機械生產(chǎn)的節(jié)能需求，就需要對其控制系統(tǒng)進行不斷優(yōu)化，比如在調(diào)整液體流向時，可以選擇活塞，而相關工作人員也應當按照具體尺寸與密閉性綜合考慮，減少空氣與液體流入的情況，進而提高生產(chǎn)效率，減少能源消耗。

5 結語

總而言之，隨著現(xiàn)代化工程建設的快速發(fā)展，礦山工程機械設備的種類數(shù)量也發(fā)生了改變，在工程機械生產(chǎn)中污染物的排放會影響周圍的環(huán)境，因此在政策的號召下，應當加大對環(huán)境的保護力度。比如，對工程機械的排放進行有效控制，使得液壓系統(tǒng)的效率明顯提升，通過節(jié)能減排技術的有效使用，推動工程機械事業(yè)的長久發(fā)展。