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1工程機械節能降耗的研究現狀

當前，我國工程機械的機能降耗技術水平尚且處在初步階段，但是也有部分國內機械制造企業研發出了一些節能效果不錯的產品。比如宜興協聯生物化學有限公司響應國家節能減排的號召，利用現有江蘇謝聯集團熱電廠240噸/小時的高溫高壓鍋爐的富余蒸汽流量，建設了一套背壓式汽輪機拖動空氣壓縮機，代替了現有的14臺螺桿式壓縮機。電驅動空氣壓縮機改造為汽輪機拖動消除了蒸汽-電力能量轉化過程中的損失，提高了機械系統效率。再比如無錫天山水泥有限公司實施空壓機余熱回收項目，利用自動控制技術，采用換熱器把空壓機的余熱回收加熱洗浴水，減少燃煤消耗，減少空壓機冷卻水和電能消耗。盡管這些項目起到了節能降耗的目的，但是相比國外的技術，我國的機能工程機械產品還存在著一些問題，節能效果也遠遠達不到國外的水平，因此還需要進一步研究。

2工程機械節能降耗的新途徑

2.1工程機械制造材料的利用

2.1.1可回收材料的應用易分解

可回收，能再生，能降解的材料應盡可能在工程機械系統與部件設計中選用。采用合理的工藝盡量不要讓材料在加工和使用過程中對環境造成污染，特別是結構件的設計盡可能采用比較容易分配和分解的材料，同時要多使用可回收、易降解的材料降低工程機械產品的回收和再利用難度。

2.1.2采用低環境負荷材料

類似樹脂、氟利昂、含氯橡膠等有害材料應盡量不在工程機械零部件設計中使用。例如在裝載機駕駛室和內飾件上經常會使用難以分解的工程塑料，這種塑料對環境及其有害，加重了環境污染和資源浪費，因此在主機設計中應盡量采用環保，低負荷的材料。

2.2能源再循環利用工程機械

在運轉的時候會將動能轉化為熱能，對產生的這些熱能應該進行回收利用，從而達到節能的目的。比如無錫繼平鍛造有限公司在面對鍛造加熱爐產生的熱能浪費現象時，通過優化鍛造爐燃料系統并進行高溫煙氣余熱的回收，在原有的結構基礎上，提升保溫和隔熱的功能，對運轉中產生的熱量進行了充分利用達到了節能降耗的目的。因此可以考慮建立能量回收系統，為了降低能量的浪費損失以實現對能源的充分利用。比較好的做法是將工程機械中的勢能轉化為電能，將電能通過蓄電池方式儲存起來以后可以用在企業的照明等回收利用上，節約了用電同時減少了能耗。此外還可以將熱能通過飛輪和蓄能器等方式加以回收儲存。在起重機，裝載機，挖掘機等在進行吊具，鏟斗，動臂等大質量工作裝置的回落，下降過程都可以將重力勢能儲存起來，這樣可以減少能耗從而達到節能的目的。對工廠機械產品的報廢件處理應講究整個過程的再利用，在初期就要考慮報廢件處理，盡量降低處理的費用和污染度，作為燃料要注意對能量的回收利用。

2.3做到環保節能的產品設計與使用理念

輕重量，壽命長，低損耗的設計理念在工程機械設計被廣泛認可。輕重量指的是在保證產品的各項性能都能實現的情況下盡量降低產品的重量和體積，這樣可以減少材料和資源的消耗；壽命長就是產品的使用周期要盡可能長，減少對不必要資源的浪費；低損耗指的是降低工程機械的能量消耗量，減少對資源的消耗從而減少對環境的損害。工程設計人員須在保持逐級各項性能參數正常的前提下盡可能遵循以上理念，實現系統的輕量化和高效率。除此之外，還應強調低公害，減震降噪，防滲漏的工程機械產品設計。因此設計環保型工程機械必須選擇低公害，長壽命，高性能的發動機制造商來供貨。發動機是工程機械所有系統中對環境影響最大的部件，采用低公害發動機可以大大降低工程機械對環境的影響。因此需要采用低油耗，低排放，低噪聲，高效率的環保型水冷增壓柴油機。

2.4工程機械節能技術

2.4.1發動機的機能降耗技術

傳統發動機設計模式主要是層層加碼，這種模式導致了發動機的機型和尺寸遠大于實際需求，出現"泰山壓卵"的情況，從而使能量得到浪費。為此，應該根據發動機的實際功率需求進行參數的優化設計，盡量使發動機的參數接近實際需求。評價產品使用性能的重要經濟指標是合理匹配發動機的燃油經濟性，而發動機和傳動系是否匹配決定了燃油的經濟性。當發動機工作狀態達到最佳油耗時，燃油的經濟性最好。因此，需要對發動機和傳動系進行合理匹配。針對靜液壓傳動中工程機械重載、低速的工作特點和作業過程中對動力及速度的需求，在液壓馬達，發動機，液壓泵，三者之間運用微機和負荷傳播技術，按照設定的工作模式實現壓力、流量和功率的機能綜合控制。由于液力機械傳動的最大缺點是傳動效率低，因此可以采用多檔變速器和液力變矩器并結合自動變速控制技術在牽引的作用上將液力機械傳動"拉回"到高效運作上。

2.4.2液壓系統的合理設計

工程機械節能設計的重要部分是液壓系統，而液壓系統的性能與能耗受到設計方式的影響，因此需要通過完善的技術盡量減少液壓系統流量和壓力損失。比如在調速回路設計中，應選用變量泵-定量馬達-、定量泵-變量馬達或變量泵等容積式，利用它們溫升小，效率高的特點調速回路避免系統油溫升高導致效率下降甚至出現故障。液壓元件的能量損耗主要是元件本身或相互連接處的泄露，內摩擦導致能量損失。因此需要提高液壓泵，馬達，液壓缸，液壓閥等液壓元件的加工和裝配的精度來減少能耗。性能優良的密封材料應該首選被選擇，合理選用潤滑，冷卻和散熱方式次之，再次不斷改進液壓元件的內部結構，減少內摩擦。最后在回路中應處理好閥類元件的六組設置、分配和計算，使閥能在合理的開口狀態下工作，減少溢流量。此外布置合理的管路也可以減少液流阻力，從而提高液壓系統的工作效率，減少能耗。

2.5工程機械熱管理系統的改進

工程機械的熱管理系統包括發動機散熱器、液壓油冷卻器、風扇等。熱管理系統的運行效果直接反映了工程機械的能量使用情況，當前熱管理系統存在能耗較多等相關運行效率問題。需要對系統進行進一步的改進。

2.5.1采用重量較輕的元件

為了減少燃油的使用量，在不影響工程機械性能的前提下，重量較輕的風扇、散熱器等熱管理系統部件應盡可能的被采用。當前，美國已經開發出了新的石墨泡沫材料，其導熱率相比傳統的鋁泡沫提高了9倍，不僅減少了質量和體積，還提高了散熱效果。因此國內需要提高這方面的開發能力，研發出新的材料提高效能。

2.5.2采用高效的冷卻

液傳統的冷卻液包括水、機油、乙二醇及其混合物等，但是其傳熱效果卻不佳。針對冷卻液直接影響熱管理系統的性能特征可以向傳統的冷卻液中加入納米顆粒來提高傳熱效果。相關研究表明，在傳統冷卻液體中加入1%的CuO納米顆粒，可以提高近40%的熱導率。因此采用高效的冷卻液可以提高發動機的效率。

2.5.3采用智能化部件

一般情況下，工程機械的工作油溫保持在30℃-60℃之間可以發揮最好的效果，而傳統的熱管理系統的風扇的風速保持不變的，因此通過感應油溫的變化智能調節風速大小，從而使風扇進行智能化改進，不僅可以減少能耗，還可以提高工程機械的運轉效率。

3總結

總之，節能環保型工程機械是未來工業發展的必然趨勢，這是由當前環境污染，資源浪費嚴重等現象頻繁出現而提出的要求，同時也是社會發展的必然產物因此需要從可持續發展的角度考慮，與當前我國國情充分結合。當前我國節能機械的發展水平還有待提高，因此需要投入人力，物力加大研究，通過各種方式實現工程機械運轉過程中的節能降耗，通過資源再回首利用避免資源的浪費，以達到良好的節能效果。

作者：李哲 單位：湖南有色金屬職業技術學院