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浅谈挖掘机节能减排技术

标签: 挖掘机 节能减排   发布时间:2013-07-06   浏览量:445

在2013首届CTO峰会上,三一重机研究院院长曹东辉以《挖掘机节能减排技术》为主题做演讲报告。

一、背景

随着我国经济的发展,工程机械保有量以年均22%速度增长,截止2011年底,国内工程机械保有量547万台。其中挖掘机以年均27%的高速增长,保有量达130万台。

工程机械单机平均排量是轿车的4-8倍,2011年,工程机械年燃油消耗总量约为民用轿车(保有量为4962万台)的90%。工程机械的单机污染物排放量远超轿车,但由于大多数在野外作业。因此带来的环境污染问题常常被人遗忘。

二、节能技术

1、概述

随着经济的快速发展,能源短缺问题日益突出,对能源消耗大户的挖掘机来说,节能技术的研究刻不容缓。

目前,国内外主流挖掘机厂商投入了大量的精力到节能技术研究上,如:部分:混合动力、新能源(电动、气体动力)。液压系统:液压能回收、传统的流量再造及独立控制、VBO、incova及多泵系统。控制系统:自动怠速、全局优化。

2、动力部分混合动力回转采用纯电机驱动,发动机与主泵之间设有主电机(发电/电动机)(见图4),采用超能电容作为储电装置;主电机平衡发动机功 率,使其在较佳工况附近工作,降低燃油消耗;回转电机利用超能电容中电能驱动上车回转,但回转制动时,回转电机作为发电机发电吸收回转制动能量,提升能量 利用率;制造成本较高,市场竞争力较低,但随着零部件成本的降低,存在大规模普及的可能;主电机设置在主泵末端,与发动机、主泵同轴串联;采用油电混合动 力回转马达;储电装置为超能电容;主电机平衡发动机功率,使其在较佳工况附近工作,降低燃油消耗;混合动力回转马达,电机发电回收制动能量,提升能量利用 率;油电混合动力驱动回转,提高回转操作舒适性以及混合动力系统可靠性;新能源(电动)采用可充电式蓄电池组替代原燃油系统,使用外置式充电机定时给蓄电 池组充电。

新能源(气体动力) 气体发动机以气体(主要成份为甲烷)为动力能源。目前有液化气体(LNG)和压缩气体(CNG)两种供气方式。LNG在动力性、安全性、续航能力和维护成本上都优于CNG。所以LNG比CNG更适合在挖挖掘机上使用。

3、液压系统液压能回收回转制动时的高压油,通过能量回收阀,直接由液压蓄能器回收该高压油;回转启动时,蓄能器释放已回收的高压油,经能量回收 阀,补充到回转马达中;通过改进后的发动机与泵控制方案,回转启动时由于蓄能器中已回收的高压油补充,减少主泵对回转的液压油提供,降低整车燃油消耗;动 臂下降时,开启能量回收阀、关闭回油阀及开关阀,动臂大腔除再造以外的压力油全部储存入蓄能器;动臂提升时,关闭能量回收阀和回油阀、开启开关阀,蓄能器 的液压油驱动液压马达;传统的流量再造及独立控制当工作装置处于无负载下落时,将液压缸某一腔的油引入另一腔,以提高工作装置执行速度的节能技术,称之为 再造技术。挖掘机在斗杆挖掘及动臂下降时,采用了该技术。

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