對(dui)於(yu)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)來(lai)說(shuo),傳(chuan)統(tong)燃(ran)料(liao)為(wei)柴(chai)油(you),即(ji)對(dui)環(huan)境(jing)造(zao)成(cheng)汙(wu)染(ran),同(tong)時(shi)也(ye)嚴(yan)重(zhong)浪(lang)費(fei)能(neng)源(yuan),為(wei)了(le)改(gai)善(shan)這(zhe)一(yi)狀(zhuang)況(kuang),現(xian)在(zai)許(xu)多(duo)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)廠(chang)家(jia)投(tou)身(shen)開(kai)發(fa)新(xin)能(neng)源(yuan)車(che)輛(liang),這(zhe)對(dui)於(yu)降(jiang)低(di)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran),節(jie)省(sheng)能(neng)源(yuan)具(ju)有(you)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。
新能源工程機械現狀
由you於yu能neng源yuan緊jin缺que和he環huan境jing汙wu染ran的de雙shuang重zhong壓ya力li,節jie能neng降jiang耗hao引yin起qi社she會hui高gao度du關guan注zhu。目mu前qian,很hen多duo國guo內nei工gong程cheng機ji械xie企qi業ye近jin年nian來lai開kai發fa出chu不bu少shao新xin能neng源yuan工gong程cheng機ji械xie,並bing且qie取qu得de一yi定ding的de成cheng果guo。例li如ru:燃氣(LNG)動力液壓挖掘機和燃氣動力裝載機應用LNG液化天然氣作為動力、電動叉車和電動挖掘機直接應用電能、雙動力挖掘機應用柴油及電能兩種能源、混合動力挖掘機節能降耗等工程機械已經問世。綜上分析,開發新能源工程機械一定是時代趨勢。
新能源工程機械的多樣性
由於工程機械種類眾多,而且各種類的工況及運行環境不一,所以新能源工程機械具有多樣性的特點。
LNG工程機械
天然氣作為燃料,有CNG與LNG的區別, CNG就是壓縮天然氣(Compressed Natural Gas),簡稱CNG.是天然氣加壓(超過3,600磅/平方英寸)並以氣態儲存在容器中。它與管道天然氣的成分相同。液化天然氣即為液態的天然氣 (Liquefied Natural Gas),簡稱LNG.是天然氣經過低溫冷凝等一係列處理,使天然氣在超低溫(-162°C)常壓狀態下液化,成為液化天然氣。由於CNG與LNG密度比為1:3,所以LNG發動機的續航能力更長,在工程機械上更具有發展的潛力。其基本動力構成(見圖1,略,詳見《建設機械技術與管理》雜誌第三期)是燃氣發動機、一組或單個LNG氣瓶、一套汽化裝置及管路組成;應用一個特殊汽化裝置把液化天然氣汽化為氣態天然氣,通過一係列燃氣壓力調整後天然氣進入燃氣發動機(燃氣發動機低壓濾清器),在發動機裝置中進一步調整,調整後在發動機內燃燒,對外輸出的轉速、功率、扭矩等傳遞到耗功裝置,實現動力輸出。經過測試,能源消耗費用節省30%~40%.
徐工LW800K-LNG型裝載機
目前,中國品牌主機企業在LNG產品開發中取得一定成果,如:在裝載機方麵;徐工LNG裝載機(見圖2)在世界上率先應用和率先實現批量銷售(徐工2011年BICES展會上推出全球第一台LNG裝載機),同時,雷沃重工、臨工、廈工等也相繼推出了LNG裝載機係列。在挖掘機方麵;山重建機LNG挖掘機在世界上也率先應用,並取得一定成績(山重建機2012年在上海bauma展上展出LNG挖掘機)。另外,LNG在混凝土機械上也取得很好的應用,中聯重科、三一重工和中集淩宇還推出了多款技術成熟的混凝土攪拌車等。
然而,LNG發動機也存在一些問題需要解決:
(1)燃氣發動機與同級別柴油機相比,動力性能還有差別。例如,在重負載工作時,動力調節滯後,不能很好的適應負載變化;
(2)不能在密閉的空間裏作業。LNG氣瓶在內部壓力高時,會通過放氣閥門釋放瓶內壓力,以保證瓶內壓力在安全壓力內;
(3)LNG氣體加注時,需要特殊設備,目前LNG工程機械車輛在工地上加注具有很大的局限性,這在一定的程度上限製LNG的推廣使用。
但是相對普通柴油機,LNG發動機排放汙染物明顯減少,研究表明,CO2減少23%、SO2減少70% 、CO減少50%,為發動機尾氣或作為燃料使用時排放滿足更加嚴格的標準創造了條件,這對改善發動機尾氣對大氣的汙染具有十分重要的意義。
電驅動工程機械
電驅動工程機械是以大功率電動馬達取代發動機驅動,在大型工程機械產品使用較多,如國外品牌日立的EX3600、EX5500、EX8000-6液壓挖掘機采用的都是電驅動方式。如山重建機也開發了一款JCM921D(電動)挖掘機,並實現銷售。
以JCM921D(電動)挖掘機為例,它的動力源為電網電能的電動工程機械,取消原有的柴油機,以電動機代替柴油機對外輸出功率。電機動力均來自380V電dian網wang,控kong製zhi器qi與yu變bian頻pin器qi進jin行xing數shu據ju通tong信xin,根gen據ju負fu載zai變bian化hua對dui電dian機ji進jin行xing變bian頻pin調tiao速su,並bing控kong製zhi電dian磁ci比bi例li閥fa調tiao整zheng斜xie盤pan變bian量liang泵beng的de吸xi收shou功gong率lv,達da到dao最zui優you功gong率lv匹pi配pei;回hui轉zhuan不bu再zai使shi用yong液ye壓ya回hui轉zhuan馬ma達da,而er是shi直zhi接jie應ying用yong回hui轉zhuan電dian機ji,通tong過guo控kong製zhi器qi與yu回hui轉zhuan電dian機ji變bian頻pin器qi進jin行xing數shu據ju通tong信xin,對dui回hui轉zhuan電dian機ji進jin行xing變bian頻pin調tiao速su。解jie決jue了le采cai用yong傳chuan統tong柴chai油you機ji帶dai來lai的de能neng量liang消xiao耗hao大da的de問wen題ti,達da到dao更geng加jia節jie能neng、低噪、環保的目的。
此種工程機械完全采用電網電源,零排放、噪聲小、節能是其突出優勢,該挖掘機的使用成本比燃油挖掘機少30%.但由於挖掘機功率大,充電太浪費時間,該挖掘機適用於有電源的場所,如港口、隧道、礦山及城市內。
雙動力工程機械
目mu前qian國guo內nei外wai雙shuang動dong力li工gong程cheng機ji械xie均jun有you發fa展zhan。雙shuang動dong力li工gong程cheng機ji械xie改gai變bian原yuan來lai單dan一yi動dong力li源yuan,而er是shi安an裝zhuang二er台tai動dong力li機ji,一yi台tai是shi傳chuan統tong柴chai油you機ji或huo汽qi油you機ji,另ling一yi台tai是shi交jiao流liu電dian動dong機ji,兩liang台tai動dong力li機ji在zai機ji械xie輸shu出chu上shang沒mei有you連lian接jie,各ge自zi獨du立li或huo合he流liu。國guo外wai產chan品pin:如美國power screen公司開發的雙動力移動篩分機,車載發動機驅動行走到達作業區後,接上外接電源,由機載交流電動機驅動作業機構。英國LUCAS維修公司開發的折疊式雙動力隨車起重機,德國依發汽車廠開發的ADK汽車起重機等均是由發動機驅動行走,到達作業區後接入交流電供車載電動機驅動作業機構運轉。國內產品;如山重建機GC258DP-8雙動力抓料機(見圖5)及其他廠家開發的雙動力挖掘機,均采用以上結構,兩個耗功裝置通過輸出管路合流在一起,然後進入多路閥。電動機采用220V或380V電網用於驅動,當機器在城鎮施工或用電方便的施工環境時,可以采用電動機驅動。同時,GC258DP-8駕駛室一個獨特的優勢,可以根據需求調整高度,擴大駕駛員的視野。
這種工程機械設備即可以降低噪音,又可以節省能源,降低施工費用;在無外接電源、遠離電源或轉離施工現場時,可以使用發動機驅動。
混合動力工程機械
混合動力技術在汽車領域已經得到廣泛應用,它給混合動力工程機械帶來了機遇。
工程機械常用的混合動力大致可分為:油電混合(電動回轉馬達代替液壓回轉馬達)、油液混合(回收儲存液壓能及其它形式能,以供輔助機械動作)及(ji)油(you)電(dian)液(ye)混(hun)合(he)三(san)種(zhong)形(xing)式(shi)。由(you)於(yu)有(you)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)輔(fu)助(zhu),混(hun)合(he)動(dong)力(li)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)上(shang)用(yong)的(de)柴(chai)油(you)機(ji)功(gong)率(lv)可(ke)以(yi)比(bi)同(tong)能(neng)力(li)的(de)內(nei)燃(ran)機(ji)工(gong)程(cheng)機(ji)械(xie)的(de)柴(chai)油(you)機(ji)的(de)功(gong)率(lv)小(xiao)一(yi)些(xie)。另(ling)外(wai),由(you)於(yu)電(dian)動(dong)機(ji)輔(fu)助(zhu),柴(chai)油(you)機(ji)可(ke)以(yi)在(zai)低(di)油(you)耗(hao)、低排放的區域運行。綜上所屬,混合動力混合動力工程機械比同能力的內燃機工程機械節油15%~30%,汙染排放物也下降15%~30%.
目前,混合動力技術在工程機械上應用以國外大品牌為主國,如沃爾沃公司開發的L220F混合動力裝載機,俄羅斯車裏雅賓斯克拖拉機廠開發的混合動力推土機,卡特彼勒開發設計的CAT336EH混合動力挖掘機,小鬆已麵向中國市場銷售的HB205、HB215混合動力挖掘機,美國特雷克斯公司開發的混合動力高空作業車,德國福格勒公司開發的混合動力瀝青攤鋪機,另外日本的日立建機、住友建機、三菱及韓國鬥山等世界著名工程機械已開發各具特色的混合動力工程機械。而國內的一些主機廠,如山重建機、三一重工、中聯重科、山河智能等,也早在2011年前後展出了自行研製的混合動力挖掘機等新產品,國內企業由於受到自身研發能力和市場環境的影響,還很難實現批量生產及銷售。
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