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关于机械电子工程中节能控制技术要点的探究

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第32期作者：巴新伟

[导读] 摘要：当前，我国经济发展已经取得了卓越的成效，人们对工程机械性能、能耗以生产操作的简便等都有新的要求。

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        摘要：当前，我国经济发展已经取得了卓越的成效，人们对工程机械性能、能耗以生产操作的简便等都有新的要求。但是，在节能控制及智能化方面还存在欠缺，与国际化技术水平还存在很大差距。所以，如何进一步实现节能控制，降低机械电子生产中的能耗，是当前人们关注的焦点。本文主要分析了机械电子工程的节能控制技术要点以及机械电子工程的发展趋势。
        关键词：机械电子工程；节能控制；技术要点
        引言：在国内工程机械行业飞速进步的过程当中，其自身的重要性与价值日益凸显，并且对很多其他行业领域产生了很大的影响。实际上，工程机械在运用的过程当中，出现了很大的负面影响。例如，在能源损耗方面控制不当等问题已经十分严重，形成明显的能源紧缺的状况。基于增强工程机械节能效果的目的，应该建立更加详细的电子节能控制体系，科学利用电子节能技术，以便凸显出其应有的功效与作用，达到既定的节能控制目标。
        一、机械电子节能的概念
        机械电子节能是指将机械运行过程中传递和转化的能量对外负载做出有用功，提高整体机械施工的有效输出功率。在机械施工过程中，提高输出功率的条件主要包括对功率进行有效的传输和将支流中不同的功率进行有效的配合。其中一般将机械电子节能分为广义和狭义两种节能，即有用功率节能和无用功率节能。其中有用功率节能主要是将机械能量转化为动能。机械设备生产中，是由多个执行结构一起进行协同作业，最终完成任务分配，进行能量的传递和转换。这个过程中，影响做功的效率的因素主要有两个，即能量的转换和能量的分配。研究人员通过对能量传递与供需关系进行协调和优化，从而实现各个执行系统任务的合理分配，实现有效的节能控制。而无功功率节能主要是机械设备能量之间的相互转换和传递以及能量对外做功三个方面，其中必须清楚掌握机械设备的功率运行流程。
        我国在工程机械领域方面起步较晚，随着我国工程建设市场的拓展，一大批工程机械公司逐渐开始发展起来。但是，目前阶段我国在工程机械的环保节能研发方面的比较缺乏，还没有制定统一的技术指标与法律法规。例如，我国大部分的工程机械都存在着噪音大、尾气排放量大的特点，从而对生态环境造成了一定的污染。此外，我国的工程机械领域在节能多路阀以及液压泵方面还存在着一定的欠缺，从而无法与发动机实现有效的匹配，限制了节能环保技术的进一步发展。
        二、机械电子工程的节能控制技术要点
        1、电子功率控制节能
        电子功率控制节能系统是现代机械电子能源进行节能控制的很好的办法，通过变更运行过程之中的节能执行结构，从而充分提升能源使用效率。其中，电控节能系统主要运用于液压泵、电子燃油喷气柴油机和油压发动机。在系统运行过程中，充分掌控其中转化元件和能量传递过程的体现指标，全面提高整体运行效率，从而减少能耗，最终提升整个系统的节能水平，使装置的耗能最小化。在能源控制系统的总体目标之中，将能源控制系统分成三类，做到构建协同工作，以达到节能控制的效果。即对传统操作、操作效率和协作手动展开详尽的控制和划分。该节能结构具备下列优点：在同一控制目标之下，每一个有所不同的执行器都能很好地运行；最终目标与要求的节能目标相同，其掌控节能的效果更加完美，能从全局之上构建控制目标，使经济效益和生产效益不受能量减小的影响。
        2、电子分布式控制节能
        将电子节能控制技术应用在工程机械中，借助分布式控制系统，可将工程机械内部分成液压系统和功率系统，液压系统主要控制工程机械的运行状态，依照指令完成特定的任务。功率系统更重视工程机械的运行能力，使用最少的能源获得最大的功率。在液压系统中，为保证压力信息及时传输到指定位置，需要提升控制系统的运行能力，并加快压力信息的传输速度。

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所以对工程机械内的装置进行优化配置，以发动控制器、液压阀控制器以及液压泵控制器为核心，控制系统分别向每个控制器设立独立的控制器，以便通过总线传输指令，从而完成分布式的控制任务。技术人员在实际操作过程中，按照设定的参数，对内部使用的柴油实施控制措施，以便将柴油的消耗量控制在有效的范围内。在能源消耗过程中，每个控制系统会获得实时的数据，数据由总线传输至控制系统，再根据数据内容对每个装置进行优化调整。在液压阀运行过程中，控制系统会向液压阀传输指令，液压阀根据指令向机械提供压力信息，以便机械保持在最佳的运行状态。
        3、电子全局控制节能
        对于增强机械工作性能、降低能耗而言，全局节能的意义重要且深远。把外界的负载和整个机械工程进行研究，才可以建立全局节能控制系统，并且要将作业效率、传统的节能控制技术和协同控制的多个执行机构设置为节能目标，才能够取得节能效果的最大化。对于简便的定量分析节能效果，全局的节能标准可以定义如下：全局节能标准＝有效对外做功/（工作时间*耗油量）＝有效功率/耗油量。该定义对协同控制的多执行机构、作业效率和传统化的节能控制技术多方面的内容均有考虑，对机械工程的特性评价也较为全面。划分为三个目标有助于全局节能目标的实现，目标即传统节能目标、工作效率目标和协同工作目标。每个目标都可以在自身的基础之上细分成为系统目标，元器件目标和小部件目标，控制机械工程中的各个部件的工作效率情况，能源消耗情况和协同工作情况，实现全局节能的目的。
        三、我国机械电子工程的发展趋势
        1、持续投入研发技术
        产品的创新是研发的核心力量，也是产品在市场和出口贸易竞争中凸显优势的关键所在。综合全球的机械电子工程行业的发展情况来看，要想提高我国机械电子工程行业在国际中的竞争力，提升产品在市场上的占比和对外贸易的发展，就需要重视自主创新型产品的研发技术，加大对产品创新技术的资金投入力度。
        2、多元化的产品策略
        市场中的产品具有多样性的特点，所以产业要想更好的在市场中发展，就需要对产品进行多方位研发，丰富产品种类，尤其是对机械电子工程产业而言，单一的产品无法满足市场和出口贸易中消费者的多方面需求，也就不利于产品在市场竞争中最大化发挥自身的优势，对产品竞争力的提升也是很大的阻碍。因此，必须改变我国机械电子工程产品在出口贸易中结构单一的现状，多方面、多层次、多角度的研发机械电子工程产品技术，丰富产品体系和结构。
        3、智能化方向发展
        近年来，智能化生活已经成为一种流行的生活方式，人们越来越多的了解和使用智能科技，享受智能化给生活带来的各种便利条件，所以在对机械电子工程行业的发展以及产品创新中也要与时俱进，将机械电子与智能科技相互融合，提升机械电子工程的技术水平，充分展现智能化的优势，从而满足社会和人们对机械电子产品与智能化相结合的高需求。
        四、结束语
        综上所述，我国在使用工程机械进行生产过程中，积极应用电子节能控制技术，一方面是降低能源的消耗，提升生产效率，另一方面是充分展示电子节能控制技术的优势，从而在国际市场中具备良好的竞争能力，使控制技术在发展过程中，不仅从简单的人工操作转变为智能操作，促进工程机械领域可持续发展做出积极的贡献，为我国各领域发展奠定坚实的基础。
        参考文献：
        [1]王宇飞，李春风，王文龙，王清河，卞豪亮.机械电子节能控制技术应用分析[J].科技视界，2018（11）：160-161.
        [2]王庆祝，顾程鹏.工程机械电子节能控制技术研究[J].工程机械与维修，2017（11）：49-51.
        [3]陈佳盼.机械电子工程节能控制技术研究[J].科技创新与应用，2017（09）145.