CN108083114B - 一种起重机节能控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机节能控制方法，包括选择节能作业模式；通过手柄或油门给定初始信号；根据初始信号确定作业速度；检测发动机工况参数；寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩；判断液压泵是否工作在满负荷工况下，如果不是，则在保证调整前后作业速度不变，输出油耗最低的情况下，通过调整液压泵转速和电流，调整发动机扭矩；如果是，在液压泵转速和电流没有调整余地情况下，通过改变变速箱传动比，调整发动机转速及扭矩。本发明能够自动寻找起重机在不同作业工况下的最经济工作转速，发动机工作在最经济转速下，可保证原有工作效率不变的前提下油耗最低。

Description

一种起重机节能控制方法和系统

技术领域

本发明涉及一种起重机节能控制方法和系统，属于起重机节能领域。

背景技术

现有技术中，起重机作业时，根据不同作业工况需求，通过调节油门踏板控制发动机转速，同时，操作手柄开度调节液压泵的排量实现对流量的控制。

对于使用电控手柄的起重机而言，手柄开度直接控制泵的输出电流，油门踏板则控制发动机转速。以起重机卷扬系统动作为例，卷扬动作时，系统动力通过发动机经变速箱、取力器、分动箱传至液压泵。操作手柄时换向阀逐步打开，液压泵供应的液压油经液压管路进入液压马达，使得液压马达带动减速机转动，从而实现重物的起、落。

起重机上车作业，在通常情况下，主要通过控制油门和操作手柄的配合使用，实现对发动机和油泵的功率匹配，从而实现节能控制，这种控制方式对操作人员的要求比较高，不同操作人员操作相同起重机作业，因操作习惯的不同，所产生的油耗量也是不同的。

对于使用液控手柄的起重机而言，吊重量一定情况下，通过手柄调节控制阀的开度，进行控制执行机构的动作速度，难以达到通过控制发动机转速与手柄的匹配实现节能的操作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种起重机节能控制方法和系统。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种起重机节能控制方法，包括，

通过手柄或油门给定初始信号；

根据初始信号确定作业速度；

检测发动机工况参数；

寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩；

判断液压泵是否工作在满负荷工况下，如果不是，则在保证调整前后作业速度不变，输出油耗最低的情况下，通过调整液压泵转速和电流，调整发动机扭矩；如果是，在液压泵转速和电流没有调整余地情况下，通过改变变速箱传动比，调整发动机转速及扭矩。

初始信号大小与作业速度大小之间存在预设的关系，同时初始信号也是节能控制的触发信号。

初始信号大小与作业速度大小之间存在以下关系，

以初始信号为横坐标，以作业速度做纵坐标，作直角坐标；

第一种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为曲线，该曲线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，该曲线不与横坐标和纵坐标相交，该曲线包括若干依次连接的直线段，沿纵坐标方向，直线段的斜率依次变大，最小的斜率大于0；

第二种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为直线，该直线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，直线斜率大于0，并且与横坐标的交点大于0；

第三种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为曲线，该曲线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，该曲线包括若干依次连接的直线段，沿纵坐标方向，直线段的斜率依次变小，最小的斜率大于0，该曲线与横坐标的交点大于0。

第一种关系用以实现重载或安装作业时的节能控制；第二种关系用以实现轻载或装卸作业时的节能控制；第三种关系用以实现轻载或中载作业时的节能控制。

发动机工况参数包括发动机扭矩百分比、发动机转速、冷却液温度以及液压泵出口压力。

根据发动机万有特性曲线，寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩。

寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩的公式为，

Be＝F[η,s,v,n]

其中，Be为单位时间内油耗，η为发动机扭矩百分比和作业速度函数的系数，s为扭矩百分比，v为作业速度，n为发动机转速，F[]表示Be与η、s、v以及n的函数关系式。

一种起重机节能控制系统，包括作业速度确定模块、节能点确定模块、液压泵工况判断模块和控制器；

作业速度确定模块：采集初始信号，根据预设的关系确定作业速度；

节能点确定模块：采集发动机工况参数，根据发动机万有特性曲线，确定当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩；

液压泵工况判断模块：判断液压泵是否工作在满负荷工况；

控制器：液压泵工作在非满负荷工况下，在保证调整前后作业速度不变，输出油耗最低的情况下，通过调整液压泵转速和电流，调整发动机扭矩；液压泵工作在满负荷工况下，在液压泵转速和电流没有调整余地情况下，通过改变变速箱传动比，调整发动机转速及扭矩。

本发明所达到的有益效果：1、本发明能够自动寻找起重机在不同作业工况下的最经济工作转速，发动机工作在最经济转速下，可保证原有工作效率不变的前提下油耗最低；2、本发明预设了三种作业速度模式，可满足不同吊装需求；3、本发明设计了液压泵满负荷和非满负荷工况下的节能控制策略，满足不同需要；4、本发明利用手柄或油门即可对作业速度进行控制，操作简单。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为第一种初始信号与作业速度关系图；

图3为第二种初始信号与作业速度关系图；

图4为第三种初始信号与作业速度关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种起重机节能控制方法，包括以下步骤：

步骤1，选择节能作业模式。

起重机中有两种作业模式，一种是现有的作业模式，还有一种是节能作业模式。

步骤2，通过手柄或油门给定初始信号。

上述的初始信号是节能控制的触发信号，同时初始信号大小由手柄或油门的角度而定，初始信号大小与作业速度大小之间存在预设的关系，也就是说，通过控制手柄或油门的角度可控制作业速度。

预设的关系具体入下：

以初始信号为横坐标，以作业速度做纵坐标，作直角坐标。

第一种关系：初始信号与作业速度(包括卷扬转速、变幅速度、回转速度、伸缩臂速度等)之间的关系图为曲线，该曲线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，该曲线不与横坐标和纵坐标相交，该曲线包括若干依次连接的直线段，沿纵坐标方向，直线段的斜率依次变大，最小的斜率大于0。

具体如图2所示，由4个直线段构成，在初始信号较小时，作业速度变化很平缓，随着初始信号的增大，作业速度变化逐渐加大。但是总体而言，作业速度处于低速状态，第一种关系用以实现重载或安装作业时的节能控制。

第二种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为直线，该直线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，直线斜率大于0，并且与横坐标的交点大于0。具体如图3所示，第二种关系用以实现轻载或装卸作业时的节能控制。

第三种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为曲线，该曲线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，该曲线包括若干依次连接的直线段，沿纵坐标方向，直线段的斜率依次变小，最小的斜率大于0，该曲线与横坐标的交点大于0。具体如图4所示，由6个直线段构成，第三种关系用以实现轻载或中载作业时的节能控制。

在节能控制时，可手动进行选择具体的关系模式，也可根据几个动作循环后，进行自我判断。

步骤3，根据初始信号确定作业速度；检测发动机工况参数，包括发动机扭矩百分比、发动机转速、冷却液温度以及液压泵出口压力。

步骤4，根据发动机万有特性曲线，寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩。

寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩的公式为，

Be＝F[η,s,v,n]

其中，Be为单位时间内油耗，η为发动机扭矩百分比和作业速度函数的系数，s为扭矩百分比，v为作业速度，n为发动机转速，F[]表示Be与η、s、v以及n的函数关系式。

步骤5，判断液压泵是否工作在满负荷工况下，如果不是，则在保证调整前后作业速度不变，输出油耗最低的情况下，通过调整液压泵转速和电流，调整发动机扭矩；如果是，在液压泵转速和电流没有调整余地情况下，通过改变变速箱传动比，调整发动机转速及扭矩。

一种起重机节能控制系统，包括作业速度确定模块、节能点确定模块、液压泵工况判断模块和控制器；

作业速度确定模块：采集初始信号，根据预设的关系确定作业速度；

节能点确定模块：采集发动机工况参数，根据发动机万有特性曲线，确定当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩；

液压泵工况判断模块：判断液压泵是否工作在满负荷工况；

控制器：液压泵工作在满负荷工况下，在保证作业速度不变，输出油耗最低的情况下，通过改变变速箱传动比，调整发动机实时转速和扭矩；液压泵工作在非满负荷工况下，在保证作业速度不变，输出油耗最低的情况下，通过调节液压泵转速和电流，调整发动机实时转速和扭矩。

本发明预设了三种作业速度模式，通过手柄或油门控制作业速度，根据液压泵满负荷和非满负荷工况下的节能控制策略，自动匹配发动机转速和扭矩，节能控制和操作简单。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种起重机节能控制方法，其特征在于：包括，

选择节能作业模式；

通过手柄或油门给定初始信号；

根据初始信号确定作业速度；

检测发动机工况参数；

寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩；

判断液压泵是否工作在满负荷工况下，如果不是，则在保证调整前后作业速度不变，输出油耗最低的情况下，通过调整液压泵转速和电流，调整发动机实时扭矩；如果是，在液压泵转速和电流没有调整余地情况下，通过改变变速箱传动比，调整发动机实时转速及扭矩；

初始信号大小与作业速度大小之间存在预设的关系，同时初始信号也是节能控制的触发信号；

初始信号大小与作业速度大小之间存在以下关系，

以初始信号为横坐标，以作业速度做纵坐标，作直角坐标；

第一种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为曲线，该曲线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，该曲线不与坐标和纵坐标相交，该曲线包括若干依次连接的直线段，沿纵坐标方向，直线段的斜率依次变大，最小的斜率大于0；

第二种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为直线，该直线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，直线斜率大于0，并且与横坐标的交点大于0；

第三种关系：初始信号与作业速度之间的关系图为曲线，该曲线位于横坐标和纵坐标正半轴围合的区域内，该曲线包括若干依次连接的直线段，沿纵坐标方向，直线段的斜率依次变小，最小的斜率大于0，该曲线与横坐标的交点大于0。

2.根据权利要求1所述的一种起重机节能控制方法，其特征在于：第一种关系用以实现重载或安装作业时的节能控制；第二种关系用以实现轻载或装卸作业时的节能控制；第三种关系用以实现轻载或中载作业时的节能控制。

3.根据权利要求1所述的一种起重机节能控制方法，其特征在于：发动机工况参数包括发动机扭矩百分比、发动机转速、冷却液温度以及液压泵出口压力。

4.根据权利要求1所述的一种起重机节能控制方法，其特征在于：根据发动机万有特性曲线，寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩。

5.根据权利要求4所述的一种起重机节能控制方法，其特征在于：寻找当前发动机工况下输出油耗最低时的发动机最优转速和扭矩的公式为，

Be=F[η,s,v,n]

其中，Be为单位时间内油耗，η为发动机扭矩百分比和作业速度函数的系数，s为扭矩百分比，v为作业速度，n为发动机转速，F[]表示Be与η、s、v以及n的函数关系式。