CN203785909U - 旋挖钻机节能控制关键参数检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种旋挖钻机节能控制关键参数检测装置，包括发动机ECU、燃油流量计、旋挖钻机试验台、控制器、USB-CAN转换模块、计算机、压力传感器、转速传感器和L型支架，发动机ECU通过CAN总线通信方式与控制器连接；转速传感器安装在位于试验台基座上的L型支架上，并与控制器连接；燃油流量计中的进油口流量计和回油口流量计均与控制器连接，并分别安装在发动机的进油口和出油口处。本实用新型中的传感器安装简单，在负载稳定的条件下，可以对发动机—变量泵—负载整个系统的过程数据进行采集，并实时显示；还能够综合考虑油耗与施工效率两方面因素，探求二者平衡点，得到发动机在各负载工况下的最佳节能点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种旋挖钻机节能控制关键参数检测装置，属于工程机械领域。
背景技术
现有旋挖钻机的控制系统中虽已尝试引入节能控制技术，但其节能效果并不显著，难以实现较好的控制效果。而在旋挖钻机实际施工中，特别是地质条件复杂的工地，负载扭矩变化波动影响发动机在某一特定扭矩下油耗的检测，故负载稳定是油耗精确测量的基础，油耗、系统压力等影响节能效果的各关键参数的精确测量是寻找节能控制最优节能点的关键。
目前，发动机油耗的测量通常是在燃油箱上设置油位传感器，通过检测燃油剩余量计算出发动机的油耗，这种油耗测量方法一方面对传感器的安装要求较高；另一方面当负载扭矩变化波动时会影响发动机在某一特定扭矩下油耗的检测，即测量值与实际燃油值存在较大误差。此外，目前尚无在负载稳定的条件下，能够综合考虑油耗与效率两方面因素，对旋挖钻机在各种不同工况下的节能控制关键参数全面采集的装置。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种旋挖钻机节能控制关键参数检测装置，不仅传感器的安装简单，而且在负载稳定的条件下，可以对发动机—变量泵—负载整个系统的过程数据进行采集，并实时显示旋挖钻机在不同工况下较为精确的工作参数；同时，能够综合考虑油耗与施工效率两方面因素，探求二者平衡点，得到发动机在各负载工况下的最佳节能点，为节能控制系统提供重要的数据支撑。
为了实现上述目的，本旋挖钻机节能控制关键参数检测装置包括发动机ECU、燃油流量计、旋挖钻机试验台、控制器、USB-CAN转换模块和计算机，旋挖钻机试验台包括旋挖钻机钻杆、动力头模拟装置和试验台基座；还包括压力传感器、转速传感器和L型支架；发动机ECU通过CAN总线通信方式与控制器连接；压力传感器安装在主控制回路上；L型支架固定安装在试验台基座上、靠近动力头模拟装置处；转速传感器安装在L型支架上，并与控制器连接；燃油流量计包括进油口流量计和回油口流量计，进油口流量计安装在发动机进油口处，回油口流量计安装在发动机出油口处；所述进油口流量计和回油口流量计均与控制器连接；控制器通过USB-CAN转换模块和计算机连接；所述控制器与旋挖钻机试验台连接。
进一步，还包括精过滤器，所述精过滤器安装在进油口流量计的进口处。
进一步，还包括粗过滤器，所述粗过滤器安装在回油口流量计的出口处。
与现有技术相比，本实用新型一方面通过安装用于检测系统压力值的压力传感器和转速传感器，转速传感器用于检测在钻杆的作用下转动的动力头的转速，从而获知施工时旋挖钻机的工作效率，各个传感器的安装简单；另一方面通过在发动机的进油口和出油口处分别设置一个流量计，分别测量发动机的进油量和出油量，根据两者的差值来获得发动机的真实油耗值，油耗检测更准确；同时，通过将控制器与旋挖钻机试验台连接可以获取其负载扭矩，旋挖钻机试验台用以构建旋挖钻机工作过程中的负载，对动力头施加扭矩方法模拟钻孔实验，利用旋挖钻机试验台设定不同扭矩的方式来改变负载大小，实现负载稳定的条件下对节能控制关键参数的测量，并记录不同载荷状态下的负载扭矩。最终通过负载扭矩、发动机转速两个可调变量，实现不同负载条件下，将对发动机—变量泵—负载整个系统的过程数据进行相关的检测，各关键参数经过传感器检测，控制器计算、处理后通过计算机实时显示出来，即实时显示旋挖钻机在不同工况下较为精确的工作参数；还能综合考虑油耗与施工效率两方面因素，探求二者平衡点，得到发动机在各负载工况下的最佳节能点，为节能控制系统提供重要的数据支撑。
附图说明
图1为本实用新型控制原理框图；
图2为本实用新型燃油流量计安装示意图；
图3为本实用新型转速传感器安装示意图。
图中：21、进油口流量计，22、精过滤器，23、高压泵，24、回油口流量计，25、喷油器，26、粗过滤器，27、轨，31、旋挖钻机钻杆，32、动力头模拟装置，33、转速传感器，34、L型支架，35、试验台基座。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1至图3所示，本实用新型一种旋挖钻机节能控制关键参数检测装置，包括发动机ECU、燃油流量计、旋挖钻机试验台、控制器、USB-CAN转换模块和计算机，旋挖钻机试验台包括旋挖钻机钻杆31、动力头模拟装置32和试验台基座35；还包括压力传感器、转速传感器33和L型支架34；所述发动机ECU通过CAN总线通信方式与控制器连接，用于检测发动机的转速值；压力传感器以AI方式接入控制器，用于检测系统压力值；所述L型支架34固定安装在试验台基座35上、靠近动力头模拟装置32处；所述转速传感器33安装在L型支架34上，并以PI方式接入控制器，用于检测动力头的转速；所述燃油流量计包括进油口流量计21和回油口流量计24，进油口流量计21安装在发动机进油口处，用于采集进油口流量脉冲值；回油口流量计24安装在发动机出油口处，用于检测出油口流量脉冲值；所述进油口流量计21和回油口流量计24均以PI方式接入控制器；所述旋挖钻机试验台提供模拟负载扭矩，以AI方式接入控制器；所述控制器通过USB-CAN转换模块和计算机连接，各检测参数经过控制器计算出来，并通过计算机显示。其中，AI是模拟量输入，即系统压力以模拟量输入方式进入控制器；同样，PI是脉冲量输入。
工作过程：一方面，通过燃油流量计21和燃油流量计24记录数据的差值来获得发动机的真实油耗值，油耗检测更准确。另一方面，控制器通过CAN总线通信方式与发动机ECU连接，能够获取发动机的转速值，利用油门电位计来调节旋挖钻机的发动机油门大小，以此来改变发动机转速大小，逐渐调节至所需要的目标转速。而安装在L型支架上的转速传感器用以检测动力头的转速，动力头模拟装置是在钻杆的作用下转动，故动力头的转速反映了施工时旋挖钻机的工作效率。同时，控制器与旋挖钻机试验台连接可以获取其负载扭矩，旋挖钻机试验台用以构建旋挖钻机工作过程中的负载，对动力头施加扭矩方法模拟钻孔实验，利用旋挖钻机试验台设定不同扭矩的方式来改变负载大小，实现负载稳定的条件下对节能控制关键参数的测量，并记录不同载荷状态下的负载扭矩。最终通过负载扭矩、发动机转速两个可调变量，实现不同负载条件下，将对发动机—变量泵—负载整个系统的过程数据进行相关的检测，各关键参数经过传感器检测，控制器计算、处理后通过计算机实时显示出来，方便监测。
作为本实用新型的改进，还可包括安装在进油口流量计21的进口处的精过滤器22，该精过滤器22可以对从高压泵23流出的油进行过滤杂质和消除流量波动，起到稳定流量计信号的作用，确保检测的测量值更准确，从而保证油耗检测更精确。
作为本实用新型的改进，还可包括安装在回油口流量计24的出口处的粗过滤器26，该粗过滤器26能够过滤杂质和消除流量波动，起到稳定流量计信号的作用，确保测量值更准确，从而保证油耗检测更精确。
Claims (3)
1.一种旋挖钻机节能控制关键参数检测装置，包括发动机ECU、燃油流量计、旋挖钻机试验台、控制器、USB-CAN转换模块和计算机，旋挖钻机试验台包括旋挖钻机钻杆（31）、动力头模拟装置（32）和试验台基座（35）；
其特征在于，还包括压力传感器、转速传感器（33）和L型支架（34）；所述发动机ECU通过CAN总线通信方式与控制器连接；所述压力传感器安装在主控制回路上；所述L型支架（34）固定安装在试验台基座（35）上、靠近动力头模拟装置（32）处；转速传感器（33）安装在L型支架（34）上，并与控制器连接；所述燃油流量计包括进油口流量计（21）和回油口流量计（24），进油口流量计（21）安装在发动机进油口处，回油口流量计（24）安装在发动机出油口处；所述进油口流量计（21）和回油口流量计（24）均与控制器连接；所述控制器通过USB-CAN转换模块和计算机连接；所述控制器与旋挖钻机试验台连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机节能控制关键参数检测装置，其特征在于，还包括精过滤器（22），所述精过滤器（22）安装在进油口流量计（21）的进口处。
3.根据权利要求1或2所述的一种旋挖钻机节能控制关键参数检测装置，其特征在于，还包括粗过滤器（26），所述粗过滤器（26）安装在回油口流量计（24）的出口处。
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