樊长锁
上海中联重科桩工机械有限公司 上海市松江区 201600
摘要：在可持续发展、节约资源的发展理念指导下，我国节能技术的发展速度较快，许多资源能源消耗较为严重的行业都大力开展节能新技术的研究，并且取得了较好的研究成果。许多节能新技术广泛的应用，降低了我国社会生产总体能源消耗水平，旋挖钻机液压节能技术就是其中一项重要研究成果。本文对旋挖钻机液压节能新技术进行了深入的研究与分析，并提出了一些合理的意见和优化策略，旨在进一步促进节能技术的应用，实现可持续发展战略目标。
关键词：旋挖钻机；液压节能新技术；能源消耗；技术应用；优化策略
近些年来在工业技术快速发展的背景下，能源短缺、环境污染等问题受到了世界各国的高度重视。为了实现我国所制定的节约能源、保护环境基本国策，在工业生产领域开展了一次节能技术大变革。旋挖钻机作为一种大功率、长时间作业的机械设备，作业条件较为复杂，在作业过程中工作负荷变化较为多样，从而需要消耗大量的能源，还会排放许多污染环境的废弃物。因此，工程生产领域开展了旋挖钻机节能技术研究，加入了全液压传动系统，通过液压的方式来降低能源消耗。
1 旋挖钻机基本介绍
旋挖钻机是一种用于建筑施工、铁路施工、桥梁施工等的综合性施工机械，具有满足多种地质施工、成孔速度快、机动性较强等优点，旋挖钻机在作业时主要依靠钻头进行干孔挖掘作业，也可以利用回转钻头在泥浆护壁的情况下开展湿挖作业。旋挖钻机也可以配合冲锤钻碎坚硬的地层后进行深挖作业。旋挖钻机一般需要连续作业多个小时，在作业过程中会产生大量的能源消耗，从而增加施工建设成本。因此，关于旋挖钻机的节能技术研究非常重要，根据多年的研究，已经出现了多种旋挖钻机节能新技术，都取得一定效果[1]。
2 旋挖钻机液压节能新技术分析
在旋挖钻机技能技术研究领域，旋挖钻机采用全液压传动系统是一种能够有效降低能源消耗的技术。
2.1 混合动力节能新技术分析
混合动力节能技术是现代工程机械领域中的重要研究方向，是指将机械设备单一的能源消耗模式转变为多种不同能源消耗混合的模式，例如将汽油、柴油能源消耗与电力能源消耗相结合，从而能够降低汽油、柴油等不可再生资源的使用。混合动力系统能够完成能量转化、能量储存以及能量回收，可以实现能源再利用，在当今能源日益紧张的局面下具有很大的优势。旋挖钻机的混合动力节能技术的原理主要是电动机与柴油机的混合动力，一般是采用混合电力能源获取的方式，电动机通过供电网络获取电力能源，也可以通过储存电量的电池获取电力能源，结合柴油机能够达到最佳的能源优化效果。当前我国已经有许多旋挖钻机都采用了混合动力节能技术，在旋挖钻机运行过程中，电力能源接入较为便利，旋挖钻机的电动机会带动液压泵工作，为旋挖钻机的液压系统提供压力油，从而能够减少能源消耗，还能够减低污染物的排放，在一些电力接入不便的偏远地区可以使用柴油发动机。但是混合动力节能技术也存在着一定的局限性，需要的技术水平较高，现有的技术水平还没有达到最佳的优化效果，还需要进一步的技术研究，从而降低混合动力节能技术的成本投入[2]。
2.2 主卷扬下放控制节能技术分析
以笔者所参与的工程建设实际经验分析，主卷扬上提和下放的作用时间一般会占据一个工程钻进周期的50%左右，提钻一般会占据30%，下钻一般会占据20%。由此可以看出，主卷扬提升和下放的速度是影响旋挖钻机工作效率的主要因素之一，所以旋挖钻机节能技术可以从提高主卷扬下放效率方面入手，通过提高效率来缩短施工时间，则能够减少旋挖钻机的运行时间，从而能够降低能源消耗。当前我国建筑工程中主卷扬下放控制技术主要由自由落钩和下放合流两种不同类型。
自由落钩是指通过使用减速机在主卷扬下放时液压油将减速机与马达分离隔开，钻斗在重力的作用下则能够自由下落，从而能够减少下放需要的能源消耗，对于一般工程而言可以提高10%左右的施工效率。下放合流技术是指在主卷扬下放管路中安装一个合流阀，通过再生原理将主泵的流量与主卷扬马达回油合流，合流技术能够提高下放速度与为30%，综合施工效率能够提高约5%，但是下放合流技术的制造成本较低，且对于施工条件没有严苛的要求，具有广泛的实用性，下放合流技术可能会在将来成为旋挖钻机节能关键技术之一。
2.3 桅杆、变幅再生节能技术分析
桅杆和变幅运动时，因为桅杆具有重力作用，能够使整个系统承受相应的负载，所以旋挖钻机节能技术可以从负载能量利用或吸收的角度考虑，在负载能量能够利用或被吸收时，则能够提高旋挖钻机运行整体能量利用率，从而实现桅杆、变幅能量可再生，达到节能的目的。桅杆、变幅能量再生的原理是：当桅杆出现变幅时，左侧阀门会打开，先导油会推动右侧阀门工作，液压油则能够通过相应的入口进入，通过单向阀进入油缸大腔内部，液压油会经过再生阀门，一部分节流后的液压油会再流入油箱内部，从而能够减少能量损失和液压油用量。桅杆、变幅再生节能技术具有很多的优势，不但能够降低旋挖钻机运行时所产生的噪音，还能够减少作业时间，将旋挖钻机保持在平稳的状态下作业。桅杆、变幅再生节能技术需要的压力较低，所以适用条件较为广泛，且技术应用较为稳定，能够有效降低延迟，理想状态下可以达到无延迟；此项技能技术所需要的造价成本较低，不需要额外安装缓冲装置，因为该方案运行较为平稳，能够保证始终平稳运行，同时能够实现旋挖钻机的柔性启动和停止。
2.4 回转再生节能技术
回转装置是旋挖钻机在作业过程中的作业频率低于动力头和主卷扬的装置，回转装置对于旋挖钻机的整体效率有着很大的影响。回转装置在制动过程中会产生一部分的能量损失，所以节能技术可以从降低回转制动能量损失方面入手，通过降低或回收再利用回转制动的能量，则能够实现回转再生节能技术。该原理为在回转油路中安装能量再生装置，通过再生装置完成对回转能量的收集和储存，并将该部分能量用在马达、钻机等能量系统中，则提高了旋挖钻机内部能量使用效率，避免产生不必要的能量浪费。回转制动能量再生装置一般由蓄能器和单向阀等结构组成，可以实现在没有损耗的情况下完成回转制动和其他装置运行能源所需，但是再生装置制造成本较高，会对工程施工经济效益造成一定的影响[3]。
2.5 动力头节能技术分析
动力头是旋挖钻机在钻孔作业时所需要的主要装置，其工作原理是将电动机或柴油机所产生的能量转化为钻孔所需要的能量，该转化过程能够直接影响到旋挖钻机作业的能源消耗量。所以一般的旋挖钻机节能技术是通过根据不同作业条件（地层厚度、坚硬程度等）匹配不同档位的动力头转速，能够减少能源消耗。加压节能技术的原理是：旋挖钻机在钻孔过程中，为了使动力头动力充足，油缸会持续对动力头加压，但是加压会受到油缸条件的限制，所以可以通过改变加压上提速度的方式，提高旋挖钻机的钻孔效率，从而缩短作业时间，降低能源消耗。
结束语
综上所述，本文详细阐述了多种不同旋挖钻机液压节能新技术，每种技术都有着不同的优势和缺点，需要结合工程实际情况选择合适的节能技术，希望可以对我国工程建设行业起到一定的帮助作用。
参考文献
[1]尹华. 旋挖钻机液压节能新技术[J]. 中国战略新兴产业(理论版), 2019, 000(010):P.1-1.
[2]胡志海, 沈红礼. 液压风动多功能钻机的研制与应用[J]. 现代制造技术与装备, 2020, No.278(01):P.28-30.
[3]张慧敏. 报告十三:旋挖钻机动力头精密测试及故障分析[J]. 液压气动与密封, 2019, 39(02):P.118-118.