液压挖掘机如何进行节能控制

李双喜

摘 要：液压挖掘机是现代水利、交通、矿产、电力等工程建设中常见的机械设备，但耗能较高。通过对目前中外液压挖掘机的使用情况，对常见的节能控制系统以及所使用的节能控制策略进行介绍，对比其优劣，为液压挖掘机不同场景下节能技术使用提供参考。

关键词：液压挖掘机；CAPS系统；节能技术

中图分类号：TD422 文献标识码：A

液压挖掘机是重型机械设备，广泛应用在水利、交通、矿产、电力等工程建设中，其功率较大，因此能耗也较高。因为设备在工作中会在多个环节存在功率的损耗，造成一定的浪费，从而降低其使用效率。液压挖掘机的理论工作效率为95%，但实际运行中很难达到这个值。对此，人们需要积极地采用节能技术以能够减少挖掘机工作中的燃油消耗，提高设备的功率效率，节约成本，节约能源。现阶段设备生产厂家都非常重视挖掘机节能技术的研发与使用，并取得了一定的成果。

1 常见的液压挖掘机节能控制系统

挖掘机节能能够有效地降低损耗，直接减小其运行成本，增加生产效益，因此很多国外设备生产廠家都非常重视节能技术的使用，并设计开发了相应的节能控制系统，常见的包括如下几个：

（1）小松公司的OLSS系统。其工作原理是调节斜盘式变量柱塞泵的斜盘角度以降低柴油的消耗。液压泵的控制阀能够基于所设置的功率，将其驱动功率保持在发动机功率之下，从而达到恒功率的目的。所以，此系统能够有效地降低运行中的液压消耗，优化精细控制与控制泵的流量。

（2）加藤公司的APC系统。该控制系统的工作原理是利用其调节的双泵基于负荷的多少智能控制液压泵的流量，以将柴油机的功率输出发挥到百分百的效果。该种策略能够很好地满足现实工作中的多种环境。该系统的优势是积极地引入了智能化的信息技术，能够实时地感应外界环境，使供油量一直处于合理的值。

（3）日立公司的OHS系统。该系统的应用原理是由操作者基于各种负载对工作模式进行选择，而设备则在不同的模式下对机油门进行相应的调节，以调节油量，在这样的工作过程下，有效地控制液压泵吸入功率匹配柴油机输出功率，即使得设备运行在合理状态。

（4）神钢公司的ITCS系统。该系统基于模糊推理方法，能够对各种常见的工作状况进行识别，包括装卸、挖掘等，以智能化地开展工作，利用最小的耗油量，合理地匹配工作量。

2 挖掘机节能技术分析

液压挖掘机的节能环节主要在于液压泵，基于液压泵的回路不同，这里以定量与变量两种泵对其节能技术进行探讨。

2.1 定量泵的节能方法

（1）多泵驱动回路。单定量泵是液压系统中最为基本的泵，而其应用的范围也有极大的限制。如果作业需求多速度、多载荷，它的工作效率将低于35%。因此，该种驱动回路匹配多载荷、多液压的液压挖掘机，相比节约功耗达到50%。

（2）压力匹配液压回路。和普通回路相比，压力匹配液压回路中溢流阀除了排除多余的油液外还可以作为一种压力补偿法，这就保证了当负载变化时，节流阀的进、出口压差都是一个常量。从节能角度来看，液压泵的工作压力能自动和负载压力相适应，而且自始至终都比负载压力大，从而提高效率，减小损失。

（3）电液负载感应系统。该系统能够具有一定的负载感应，其效果是提供的压力恰好满足负载压力，以有效地防止压力过剩。其实现原理是把起伏的负载压力传递给压力补偿设备。

（4）蓄能器节能。在实际工作中会突发性地需要较大的油量，如果此时使用大功率的发动机来提供这种需求，就会产生较大的浪费，同时管道、接头、液压阀以及油箱都应该增加尺寸。而蓄能器可以有效地满足这一需求，降低能耗。

2.2 变量泵的节能方法

（1）恒压变量泵。该设备能够基于压缩泵流量输出以达到挖掘机运行的目的，且相对溢流阀控液压能够节约其在溢流阀中流出的多余油量。因此可以有效地减少油量的浪费。

（2）恒功率变量泵。该泵的原理是基于输出压力控制油量输出的多少。其能够将原动机保持在满负载状态下，所以具备了高功率、高效、低耗的特点。

（3）恒压恒功率变量泵。该泵是的原动机功率很小，但能输出合适的流量。具有液压功率低，散热需求小，无溢流阀时亦可工作，确保全程节能。

除此之外，电磁阀卸荷变量泵、负流量控制、负载敏感等也是常见的变量泵节能选择。

相对阀控措施，泵控液压设备的节能性更好，但是综合其生产成本、工作成本以及运行性能，阀控在实际生产中依旧占有主体地位。但在节能的主题下，我们也需要在保证液压阀系统高质量、优性能、经济性与稳定性的同时，也要通过合理的设计与调节实现节能。

3 液压挖掘机节能技术的前景

根据目前业界有关液压挖掘机节能技术以及使用情况，可以看出提升设备节能性的基本方式有两种，其一是绕过目前的能源使用方式，直接开辟新型能源；其二是对目前所使用的能源利用率进行提高。在新能源开发无法获得实质性进展的情况下，我们只能在后一种方向上下功夫。鉴于液压挖掘机的运行原理难以进行推倒重来，其已经具备了成熟的运作方案，而在节能技术的研究上只能围绕着动力装置的配置、节能系统的设计、材料的使用、操作的合理等方面。而随着计算机技术、通信技术、微电子技术的快速发展，信息应用智能控制液压挖掘机工作，以实时的、灵活的方式控制油量输出，是最具前景的节能方式。

结语

本文基于液压挖掘机在现代工业生产中的广泛应用，以及高耗能的特点，提出了节能技术使用的必要性。对国际上一些著名的设备厂商提供的节能系统进行介绍，分析定量泵、变量泵的节能技术，最后对未来液压挖掘机的节能技术的发展方向进行了展望。

参考文献

[1]任小青.液压挖掘机节能技术的发展综述[J].机床与液压，2009，37（08）：248-250.

[2]张军，焦生杰，廖晓明.电控节能技术在挖掘机中的应用与发展[J].中国工程机械学报，2010，8（01）：66-70.