混凝土泵车节能技术分析与研究.pdf
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1、研究与分析 2 0 1 4 年 第3 期( 第2 7 卷, 总 第1 3 1 期 ) 杌械研究与应用 混凝土泵车节能技术分析与研究 夏益民, 石鹏飞, 赵宇峰 , 谢 学志, 杨 鑫 ( 三一重型能源装备有限公 司,北京1 0 2 2 0 2 ) 摘要 : 通过 建立混凝 土泵车发 动机 燃油消耗 率模 型和分析确 定动 力 系统节 能 匹配策略 , 得 到混凝 土泵车的 一种 节 能控制 系统 , 应用该节能 系统后 的泵车发 动机 能与 负载保持 良好的 匹配 , 使发 动机 始终在 最佳工作 点或最佳 工作 区 运行 , 平均节油达 2 0 以上 关键词 : 混凝土泵车 ; 节 能; 发
2、动机 ; 负载 ; 匹配 中图分类号: T U 6 4 6 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 7 4 4 1 4 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 2 0 0 3 An a l y s i s a n d Re s e a r c h o f En e r g y Sa v i ng Te c hn o l og y f o r Co n c r e t e Pu m p Tr u c k XI A Yi mi n, S HI Pe n g- f e i , ZHA0 Yu- f e n g, XI E Xu e z h i , YANG Xi n ( S a n y H e a
3、 v y E n e r g y S s o u r c e s E q u ip m e n t C o rp o r a t i o n, B e r i n g 1 0 2 2 0 2, C h i n a ) Ab s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h r o u g h t h e e s t a b l i s h me n t o f c o n s u mp t i o n r a t e mo d e l a n d a n a l y s i s o f e n e r g y s a v i n g i n t h e p o w
4、 e r s y s t e m ma t c h i n g e n g i n e f u e l t r u c k mo u n t e d c o n c r e t e p u mp,a n e n e r g y s a v i n g c o n t r o l s y s t e m o f c o n c r e t e p u mp t ruc k i s d e s i g n e d , u s i ng t h e e n e r g y s a v i ng s y s t e m o f p u mp e n g i n e c o ul d ma i n t
5、a i n g o o d ma t c hi n g t o l o a d o f t he e ng i n e a n d a l wa y s wo r k i n t h e b e s t s p o t o r t h e b e s t wo r k a r e a w h i c h a v e r a g e f u e l i s s a v e d mo r e t h a n 2 0 Ke y wo r d s :c o n c r e t e p u mp t ruc k;e n e r gy s a v i n g ;e n g i n e;l o a d;ma
6、 t c h i n g 0 引 言 混凝土泵车是一种集行驶 、 泵送和布料功能于一 体的高效混凝土输送设备, 广泛应用于高楼、 桥梁和 公路等工程建设。混凝土泵车在使用过程中, 为了确 保发动机的输 出扭矩与功率 , 其常规控制模式均将发 动机设定在额定转速下工作 , 此工作方式虽然保证 了 动力的充足性 , 却使发动机往往工作在油耗较高的转 速区域, 造成底盘动力系统的经济性能下降、 机械损 耗增加 。笔者将从发动 机燃 油消耗率模 型、 动力 系统匹配策略和对应 的控制系统等方面探讨 混凝土 泵车节能技术。 1 混凝土泵车发动机燃油消耗率模型 混凝土泵车使用的底盘主要有 I S U Z
7、U、 V O L V O、 B E N Z等 , 由于底盘种类繁多, 每种底盘发动机特性 也不同 , 为保证单位时 间的泵送量 , 针对不同底盘的 泵车, 在保证功率、 扭矩的前提下 , 根据现场试验及各 种底盘发动机的万有 特性 曲线可获得发动机稳态输 出扭矩与发动机转速的关系及发 动机在各种转速下 的燃油消耗率关系。采用插值拟合方法 , 可得到发动 机转速 、 扭矩及发动机燃油消耗的关系 J 。如图 1 是 某种底盘发动机在各转速下的燃油消耗率模型。 由发动机特性可知 , 发动机输 出功率一定 时, 发 动机可在无数个油门位置点工作, 但其中只有一个位 置点的燃油消耗率最小 , 此点即为该
8、功率对应的发动 机最经济工况点。根据试验数据 , 可找出不同输出功 率下的最佳燃油点 , 构成工况离散点 , 在对离散点进 行平滑处理后 , 即得到该种底盘的最佳油耗率曲线 。 某种底盘发动机的最佳油耗率曲线如图 2所示 。由 于最佳油耗率曲线上的每一点对应于柴油机每个输 出功率 P, 均与柴油机不 同的转速 n相对应 , 根据 图 2可测算出不同输 出功率所对应的经济转速。 蔓 一 瓣 弼 姆 暴 髂 图 l 发动机燃油 消耗率模型 发动机转速 ( r m i n ) 图2 底盘发动机最佳燃油消耗率曲线 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 3 1 7 作者简介 : 夏益民( 1 9 8 0
9、一 ) , 男 , 江西万年人 , 高级工程师 , 硕士 , 主要从事于工程机械与能源装备设计与研究方面的工作。 2 0 机械 研究与应 用 2 0 14 年 第3 期( 第2 7 卷, 总 第1 3 1 期) 研究与分析 2 混凝土泵车动力系统节能匹配策略 液压传动过程中, 由传动关系可知发动机的输出扭 矩 与变量泵的吸收扭矩 M 的函数表达式为: M。 = ( Mb ) 变量泵的负载特性表现为恒扭矩特性 , 变量泵扭 矩 与外部负载压力 P , 及变量泵排量 之间的函 数表达式为 : Mb = , 2 ( P L , ) 发动机输 出功率 P 与发动机输 出扭矩 及发 动机转速 n 之间的
10、函数表达式为 : P = 厂 3 ( M , n ) = ( M ) , 。 =f 3 ( P , V ) , n 。 = , ( P , V , n ) 由上式可知对应于一定的负载压力 P , 通过改 变变量泵排量 或发动机转速 n , 可使 发动机在各 节油点处工作 。根据混凝土泵 车发动机燃油 消耗 率模型 、 变量泵恒功率特性曲线及以上动力系统传动 关系的分析, 经过现场实验及数据分析, 可得出每种 混凝土泵底盘发动机及液压系统功率匹配对应表, 表 1 为某种底盘混凝土泵车系统功率匹配表。 表 1 发动机与液压 系统功率 匹配表 3 混凝土泵车节能控制系统 混凝土泵车节能控制系统 以动
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