《探讨旋挖钻机液压节能新技术[筑路施工机械化]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探讨旋挖钻机液压节能新技术[筑路施工机械化]（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、RM C M 本 刊 特 稿S p e c i 1 S t Ne w E n e r g y s a v i n gT e c h n o l o g yf o r Hy d r a u l i c S y s t e m o f Ro WDr i l l i n gRi g s 刘建开 龚高柏 张洪祥 北京市三一重机有限公司 北京 1 0 2 2 0 6 0 引言 近 年来 随着 世 界 范 围 内工 业 技术 的发展 能源 短缺 和 环 境 污 染 问题 日趋严 重 旋 挖钻 机 作 为 长 时 间 工 作 的 大 功 率 工 程 机 械 作 业 工况 复 杂 作 业 过 程 中负 荷 变
2、化 频 繁 变 化 范 围 大 油 耗 高 排 放 差 其 节 能减 排 技 术 的研 发 应 用刻 不容 缓 旋 挖 钻 机 的节 能研 究 有助 于 降 低 系 统 的 发 热 简 化 系 统 设 计 提 高 系 统 设备 的可 靠性 延 长 工作 寿命 氐系统 的装机功率 从 而在一定程度上节 约设备的成本 旋 挖钻 机采 用 全 液 压 传 动 液 压 系统 节 能 是旋 挖钻 机 节 能的 重要 突 破 口 时 下 热 门 的 混 合 动 力 技 术 现 代 液压 控 制 技术 功 率 匹 配 技术 等 为旋 挖 钻 机 节 能提 供 了多种 选择 本 文在 最 前 沿技 术 的基
3、础 上 介绍 旋 挖钻 机 的节 能新 技 术 应 用情 况和 发展 趋 势 J o 1 混合动力技术 目前混合动力技术是工程机械 行业 的一 个 热 门研 究 方 向 国 内外 多个 公 司相 继推 出 了混合 动 力 的挖 掘机 接 下来 势 必 会相 继 推 出混合 动 力 的旋 挖钻 机 混 合动 力旋 挖钻 机 使 实现 主 卷扬 下 放 能量 回收 成 为 可 能 并 将 其 暂 时贮 存起 来 供旋 挖 钻机 需要 有 大 的提 升力 或者 大 扭 矩 时 使 用 由于 混 合 动力 系统 具 有 能 量 转 换和 储 存 的优 势 为 能量 回收和 重 新利 用 提供 了便 利
4、 有着 广 阔 的应 用 前景 特 别是 在 能 源 日益 紧 张 的 今 天 具 有 重要 的理 论研 究 意 义和 实 际应 用价 值 早 在数 年 前 美 国 的E a t o n O P a r k e r 两 家公 司都 各 自进 h t t p ww r o a d m c h i n a c o m 行 了 自主 知 识 产权 的液压 混合 动力 系统 的开发 E 公 司推 出 了液压 启 动 辅 助 的并 行 系统 P a r k e r 公 司 推 出 了一 种 新 型 的液 压 混合 动 力 设 计 据 美国 环境 保 护 署 称 并 行 混 合 动 力 系 统 能 提 高
5、 2 0 4 0 的燃 料经 济 性 全 系混 合 动力 系 统模 型 将会 有 更高 的燃 油经 济性I 2 1 1 混合动力技术原理 目前 的混合动力技术主要是指 电 动机和 柴油机 的混合动力 电动机 可 以通过 电网输 入 电力 也可 以通过 蓄 电池输 入电力 在 小型机械 E 面采用 大容量蓄 电池 的做 法较 多 在旋挖钻 机上 通过 电网和 蓄 电池相结合 的方式 会取得更好 的效 果 混 合 动 力旋 挖 钻 机 采 用 柴油 机 和 电动 机作 为双 动 力 装 置 通 过准 确 计 算 可 得 到 最 优 的 动 力 匹 配 模 式 提 高 总 体 效 率 降 低 能 量
6、 消 耗 同 时 并 未 牺 牲 性 能 1 2 混合动 力技术 分类 混合 动 力根 据 电动 机 和 内燃 机 的 匹配 方式 分 为 串联 式 并 联 式和 混联 式 三类 1 串联 式 混 合 动 力 系 统 串联 式混 合 动力 系统 一般 由 内燃 机 直接 带动 发 电机 发 电 产生 的 电能 通过 控 制 单 元传 到 电池 再 由 电池 传 输 给 电机 转 化 为 动 能 带 动 泵工 作 输 出液 压 油 采用 这 种 方 式 蓄 电器相 当于 功 率调 节 稳 定 机 构 保证 钻机 的功 率 匹配合 理 从 而达 至 U 节 台 邑 的 目 的圈 2 并 联 式 混
7、 合 动 力 系 统 并 联 式 混合 动 力 系统 有两 套驱 动 系 统 传 统 的 内燃 机 系统 和 电机 驱 动 系统 两 个 系统 既 可 以 同时协 调 工 作 也 可 以各 自单独 工 作 这种 系 统 适 用于 范 围 广 节 能效 果 明 显 具 有较 好 的应用 前景 3 混联 式 混 合 动 力 系 统 混联 式 混合 动 力 系统 的特 点在 于 内 燃 机 系统 和 电机 驱 动 系 统 各 有一 套 机械 变速 机 构 两 套 机 构 或通 过 齿 轮 系 或采 用行 星 轮 式 结 构结 合 在 一 起 从 而 综 合调 节 内燃 机 与 电动 机 之 间 的
8、转 速 关 系 与 并 联 式 混 合 动 力 系统相 比 混 联 式 动力 系统 可 以 更 加 灵 活 地 根 据 工 况 来 调 节 内燃 机 的功 率 输 出和 电机 的运 转 此 方 式 系统 复杂 成 本高 l 4 1 3 混合动力技术应 用 国 内 已 有 厂 家 研 发 出 混 合 动 力 旋 挖 钻 机 可 以 分别 使 用 柴油 和 电 力 进 行 施 工 在 城 市 施 工 时 电 力 接入 方便 使 用 电力 由 电动 机 带 动 液 压 泵 工作 为钻 机液 压 系统 提供 压 力 油 可 以有 效地 节省 能 源 降 低 排放 在 偏 远地 区 不 方便 接 入 电
9、力 时 钻 机 可 以使 用 柴油 发 动 机 带 动液 压 泵 工作 为 整 个 系统 提 供 压 力 油 如 图 1 所 示 整 个 系 统 的 核 心 技 术 为 双 动力 的输入 分配 专 门研 发 了双 动力 源 输 入 系统 和 功 率切 换 阀块 功率 切 换 阀块 可 以感 应 动力 源 输入 选 择 合 适动 力 源 后 为 系统 提供 压 力 油 维持 系 统 工作 该 系 统 同 时利 用 了 电动 机 性 能 上 的优 点 良好 的驱 动调 速 性 能 能量 转 换 方便 可 逆和 可控 性 能 与 现 代 机 电液 和 控 制 信 息 处 理 技 术 相 结 合 进
10、一步 实现 了旋 挖 钻 机 的高 效 化 通过 不 断研 发 改进 以及 长 期 的 试 验 总 结和 商 业 应 用显 示 该 型号 混 合 动 力旋 挖 钻 机表 现 相 当 出色 使 用 电力 工 作 时 整 个 系统 分 配 有 效地 减 少 了污 染 气体 的排 放 并且 有 丰 富 的接 口配 置 为其 升 级 配备 各种 节 能 设备提 供 了条件 该 混 合 动 力 旋 挖钻 机仅 仅 是 混 合 动力 旋 挖钻 机 的1 0 版 本 后 续 厂 家 会 深入 调 研 市 场 需求 不 断地 改 进 整机 的性 能 匹配 研 发 更 为 先进 的 节 能技 术 推 出相 关
11、升 级 版 本 使其 处于 行 业 的领 先地 位 引领 整 个旋挖 钻 机技 术 的发 展 方 向 目前 混 合 动力 旋 挖 钻 机 发 展 相 对 停 滞 尚 未 引 起 行 业 足 够 的 关 注 主 要 是技 术 难 度较 大 系统 匹 配 技 术含 量 高 极 少 数企 业 掌 握相 关 技 术 和 经 验 同 时 混 合 动 力 成 本 较 高 经 济 效 益 体 现 不 是 很 明 显 也 影 响 了该技 术 的发 展 根 据 笔 者 的初 步 研 究 主 卷 扬 上 提 和 下 放 的作 用 时 间 占用 了整 个 钻 进 周 期 的 5 5 其 中提 钻 3 4 下 钻 2
12、 1 因 此 主 卷 扬 提 升 下 放 速 度是 影 响旋 挖钻 机 施 工 效 率 主 要 因素 之 一 采 用 合适 的主卷 扬下 发控制技术 可 以节省下放 能量 减 少主卷扬下放 时间 缩短钻进 周期 有 效地提高成孔 效率 主卷扬 下放控 制技术 目前主要 有 自由落钩技 术和 下 放合流 技术 两种 柴油 机 电动 机 图 1 混 合动 力 旋挖 钻 机 动力 系 统 砖毯 者 S T R I D E R L B 系列沥青搅拌站 L B2 000 LB30 00 LB400 0 SL B5 00 中国湖南长 沙鳋济技术开 发 兰一工 业城 邮编 4 1 0 0 O 电话 0 7
13、3 1 8 4 0 3 1 1 2 4 传真 0 7 3 1 8 4 0 3 1 3 l 咨询邮箱 s a n y s a n y C 0 13 3 c n 普 后服务热线 4 0 0 8 8 7 8 3 1 8 咨询投诉 电话 4 0 0 8 8 79 3 1 8 网址 h t t p WW W s a n y c o rn c n 蔼 竞 矧 营举 勇纡 安装快捷的模块化结构 人性化智能控制系统 稳定可靠 轻松维护 完 全 的 国际化 配 套设 备 排放指标满足欧洲环保要求 专注客户价值引领绿色科技 2 1 自由落钩技术 自 由落钩 技 术 采 用特 制 的减 速 机 在 主 卷扬 下 放
14、 时 液 压油 将 减 速机 和 马达 与 滚筒 分开 钻 具 在 重 力 的作 用 下 自由 下 放 从 而 避 免 了 能 量 浪 费 提 高 了 下 放 速 度 钻 机 配 备 此 技 术 可 提 高 施 工 效 率 1 O 左 右 目 前 自由 落 钩 技 术 尚 不 完 美 仅 仅 避免 了动 力输 出 的浪费 但 是 钻 具下 降 的势 能并 没 有 回 收利 用 因此 下 一 步 的发 展 方向将 是 混合 动力 的主 卷扬 下放 再 生技 术 2 2主卷扬 V放合流技术 主 卷扬 合流 技 术 是在 主卷 扬 下 放管 路 上 设置 了特 殊 设计 的合流 阀 块 利 用 再生
15、 原 理 将 两 个 主 泵 的 流 量与 主 卷扬 马达 回油 合 流 主 卷 扬 马达 回油 一部 分经 过合 流 阀进 入 主 卷扬 马达 工作 另 外 一部 分 回油 箱 该 技 术 有 效地 增 大 了 主卷 扬 下 放 时 马达 的流 量 提 高 了主卷 扬 马 达 转速 从 而达 到 以提 高 主卷 扬 下 放 速 度 提 高 施工 效 率 节 约能 量 的 目的 此技 术据 试 验 测 得下 放 速 度 提高 3 0 施 工效 率提 升6 该 技术 与 自由落 钩 技 术相 比 制 造 成 本 低 并 且 泥 浆 护 壁 施 工 时 主 卷 扬上 提 和 下放 速 度 并 非越
16、 快越 好 与泥 浆 真 空 塌 孔 超 径 等 有 关 而 干 孔和 全护 筒 施工 则 不用 考 虑 对速 度 的 限制 综 合 考虑 成 孔 效 率和 节 能环 保 等 因素 笔 者 大胆 预 测 全护 筒 施 工 技术 将 成 为 未 来旋 挖 钻 机 施工 技 术 发展 的一 个 重 要 方 向 4 该 技 术 实 现 了柔 性 启 动 和 柔 性停 车 3 桅杆 变幅再生技术4 回转再生技术 在 倒桅 和 降变 幅 的过 程 中 由 于桅 杆 的重力 作 用 使 整 个 系统 承 受负 负 载 如 果 能够 将 负 载 的一 部 分甚 至 全部 能量利 用 或 吸 收 可 以 显著 提 高 系统 能量 的利 用 率 从 而 实现桅 杆 变幅 再生 3 1 桅 杆度 幅再生原理 桅 杆 变 幅 再 生 技 术 原 理 如 图 2 所 示 立 桅 起 变 幅 时 手柄 左 先 导 阀 打 开 先 导 油 推 动 换 向 阀 右 位 工 作 液 压 油从 P口进 入 经 过 单 向 阀进 入 油 缸 大腔 桅 杆 变 幅 立 起 倒 桅 降 变 幅 时 手 柄 右 先 导 阀打
