CN207920784U - 工况自适应节能控制平台、泵车及混凝土泵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了工况自适应节能控制平台、泵车及混凝土泵,包括主泵、压力传感器、控制器、油门执行器、发动机、速度传感器及控制主泵流量的变量机构,主泵输出端通过压力传感器连接控制器的输入端,控制器的输出端连接油门执行器及变量机构,变量机构的执行端连接主泵,油门执行器分别连接发动机及控制器,发动机通过速度传感器连接主泵,速度传感器连接控制器。本实用新型的控制器通过系统的取用功率P推导出系统的取用扭矩T,根据发动机万有特性曲线,获取发动机最佳工作转速,得出发动机最大输出转矩Tmax,比较Tmax与T,然后调整发动机的转速,保证轻载工况充分节能,重载工况优先保证动力输出,避免转速不稳、熄火的现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程机械领域,具体涉及一种工况自适应节能控制平台、泵车及混凝土泵。
背景技术
混凝土泵是一种利用管道将混凝土输送到施工现场的建筑工程机械。它以柴油机为动力,驱动液压泵产生高压压力油,进而驱动主油缸及与其相连的两个混凝土输送缸实现交替往复运动,并在滑阀的有序配合动作下,使混凝土不断地从料斗吸入输送缸并通过输送管输送到施工现场,在机场、码头、道路、桥梁、建筑房屋等混凝土施工方面具有重要作用。
随着近年来中国经济的快速发展,土地资源越来越紧张,尤其是城市中心商业区土地资源尤其稀缺,高层、超高层建筑越来越普及;而同时随着国家近年来加大对基础设施的投入,大型桥梁和隧道的施工也大大拉动了对混凝土泵送设备的市场需求
混凝土泵属于大功率、高耗油的机械动力设备,节能性的好坏直接关系到施工成本的高低及环境污染的程度。目前,随着国家对环境保护的要求越来越高,燃油价格的居高不下,油耗问题越来越成为客户关心的敏感诉求,从而引起了业内各大厂家的普遍关注,节能技术的应用和推广势在必行。而目前的混凝土泵无论在何种实际工况下都处于某一固定的转速,这样在轻载荷时发动机的功率利用率很低,造成了极大的能量浪费,另一方面在重载、超载时发动机转速不稳定,甚至熄火。因此,根据实际的工作情况来研究混凝土泵的节能控制策略十分有必要。
然而,由于混凝土泵的重负荷多变工况,当前的控制系统在实际应用过程中存在泵送排量波动、泵送效率不足、发动机转速不稳甚至憋停等问题,不仅没有达到预定的节能效果,反而给正常施工带来诸多新的问题,严重影响泵送施工并制约了节能技术的应用和推广。
实用新型内容
为解决现有技术中的不足,本实用新型提供一种工况自适应节能控制平台、使用方法、泵车及混凝土泵,解决了现有技术中泵车或混凝土泵燃油消耗大,以及现有节能控制系统仅以发动机经济工况为控制目标,导致控制系统稳定性差、无法推广应用的技术问题。
为了实现上述目标,本实用新型采用如下技术方案:
工况自适应节能控制平台,其特征是:包括主泵、压力传感器、控制器、油门执行器、发动机、速度传感器及控制主泵流量的变量机构,所述主泵输出端通过压力传感器连接控制器的输入端,所述控制器的输出端连接油门执行器及变量机构,所述变量机构的执行端连接主泵,所述油门执行器分别连接发动机及控制器,所述发动机连接速度传感器及主泵,所述速度传感器连接控制器。
作为一种优化方案,前述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述主泵是轴向柱塞变量泵。
作为一种优化方案,前述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述主泵是斜盘式轴向柱塞变量泵。
作为一种优化方案,前述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述速度传感器是速度编码器。
作为一种优化方案,前述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述发动机与速度编码器之间还设有柔性联轴器。
作为一种优化方案,前述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述变量机构是电气正控制变量机构。
一种泵车,其特征是:采用前述任意一项工况自适应节能控制平台。
一种混凝土泵,其特征是:采用前述任意一项工况自适应节能控制平台。
本实用新型所达到的有益效果:
本实用新型以发动机万有特性曲线为基础,控制器通过变量机构通过主泵的压力及转速推算出系统的取用功率P,然后通过系统的取用功率P推导系统的取用扭矩T,根据发动机万有特性曲线,得出发动机最大输出转矩Tmax,比较 Tmax与T,若Tmax大于T,则调控结束,若Tmax小于或等于T则通过控制器增加发动机转速,直至Tmax大于T,本实用新型一方面能够避免发动机轻载时,功率利用率低,能量浪费的现象,另一方面能够避免重载、超载时,发动机转速不稳定,甚至熄火的现象。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图;
图2是本实用新型控制流程图;
图3是本实用新型发动机万有特性曲线图;
图4是本实用新型发动机扭矩曲线图;
附图标记的含义:1-主泵;2-压力传感器;3-油门执行器;4-速度编码器;5-变量机构。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案,而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示:一种工况自适应节能控制平台,包括主泵1、压力传感器2、控制器、油门执行器3、发动机、速度传感器及控制主泵1流量的变量机构5,主泵1输出端通过压力传感器2连接控制器的输入端,控制器的输出端连接油门执行器3及变量机构5,变量机构5的执行端连接主泵1,油门执行器3分别连接发动机及控制器,发动机连接速度传感器及主泵1,所述速度传感器连接控制器。控制器内置本实用新型发动机的万有特性曲线,发动机万有特性曲线属于现有技术。
需要说名的是:由于发动机的规格不同,有的发动机自带转速传感器,控制器通过自带的转速传感器即可读取发动机的转速。
作为一种优化方案:主泵1是轴向柱塞变量泵。
主泵1是斜盘式轴向柱塞变量泵。
速度传感器是速度编码器4。
发动机与速度编码器4之间还设有柔性联轴器。
变量机构5是电气正控制变量机构。
本实用新型还公开了上述工况自适应节能控制平台的使用方法,现结合图2 至图4作具体说明:
S1:启动系统,发动机和主泵1分别工作在控制器设定的初始转速N0和初始排量V0,本实施例预设:N0=1600rpm,V0=240ml/r。
S2:压力传感器2将主泵1产生的压力PL反馈至控制器,假设本实施例的压力PL=15MPa,速度编码器4将发动机转速n反馈至控制器,控制器根据压力 PL、初始排量V0及发动机转速n计算得出主泵1的取用功率P,具体公式为:
P=PL*V0*n/η=15×240×1600/1000/60/0.96=100kW;
式中:
P为主泵的取用功率,PL为主泵产生的压力,V0为主泵初始排量,n为发动机转速;η为系统效率;
由于泵车在工作时,发动机还需带动摆动泵及齿轮泵工作(这两个泵功率较小且较稳定,可以认为其功率是定值),因此还将摆动泵及齿轮泵的取用功率 P1计算在内,本实施例假设P1=20kW,则:系统的取用功率P2=100+20=120kW;
S3:如图3所示,控制器根据发动机万有特性曲线,得出在此负载下发动机的最佳工作转速nk;图中的双曲线为等功率曲线,环行线为等油耗线,例如:系统的取用功率P2=120KW时与等油耗线中数值(油耗)最小的197相交,则交点(图3箭头)的横坐标(发动机转速)约为1300rpm,即发动机的最佳工作转速nk=1300rpm;
S4:控制器根据系统的取用功率P2计算发动机nk转速下的主泵1的取用扭矩T1,具体公式为:T=9550P2/nk=9550*120/1300=881Nm,预留10%的动力储备,则系统的取用扭矩;T=T1*η1=881×1.1=969Nm。
式中:P2为系统的取用功率,nk为S3中发动机的最佳工作转速;η1为系统动力储备系数;
S5:如图4所示:根据发动机扭矩曲线获取nk=1300rpm转速下发动机的最大输出扭矩Tmax=910Nm;
S6:控制器计算发动机的最大输出转矩Tmax=910Nm和系统的取用扭矩 T=969Nm:因本实施例的Tmax小于T,则表明该状态下发动机动力不足,会导致转速不稳,甚至熄火;
S7:控制器通过油门执行器将发动机的转速调节至1400rpm。根据S4中的方法:1400rpm转速下系统的取用扭矩为900Nm,
同时根据图4,1400rpm转速下发动机的最大输出扭矩为955Nm,由于955 大于900Nm,满足Tmax大于T,因此将发动机的最佳转速调节至nk=1400rpm;
当发动机的转速为1400rpm时,主泵1的排量应为:
V0*n0/nkl=240*1600/1400=274ML/r,调节完毕。
本实用新型还公开一种泵车,采用上述的工况自适应节能控制平台。
本实用新型还公开一种混凝土泵,采用上述的工况自适应节能控制平台。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.工况自适应节能控制平台,其特征是:包括主泵(1)、压力传感器(2)、控制器、油门执行器(3)、发动机、速度传感器及控制主泵(1)流量的变量机构(5),所述主泵(1)输出端通过压力传感器(2)连接控制器的输入端,所述控制器的输出端连接油门执行器(3)及变量机构(5),所述变量机构(5)的执行端连接主泵(1),所述油门执行器(3)分别连接发动机及控制器,所述发动机连接速度传感器及主泵(1),所述速度传感器连接控制器。
2.根据权利要求1所述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述主泵(1)是轴向柱塞变量泵。
3.根据权利要求1或2所述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述主泵(1)是斜盘式轴向柱塞变量泵。
4.根据权利要求1所述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述速度传感器是速度编码器(4)。
5.根据权利要求4所述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述发动机与速度编码器(4)之间还设有柔性联轴器。
6.根据权利要求1所述的工况自适应节能控制平台,其特征是:所述变量机构(5)是电气正控制变量机构。
7.一种泵车,其特征是:采用权利要求1-6任意一项所述的工况自适应节能控制平台。
8.一种混凝土泵,其特征是:采用权利要求1-6任意一项所述的工况自适应节能控制平台。
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CN108331728B (zh) * | 2018-02-23 | 2024-03-01 | 徐州徐工施维英机械有限公司 | 工况自适应节能控制平台、使用方法、泵车及混凝土泵 |
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