淺談電動輪礦用自卸車節(jié)能技術(shù)

王超　高紅綱

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使我國采礦業(yè)日益繁榮，然而，伴隨出現(xiàn)還有環(huán)境能源等諸多問題，而電動輪礦用自卸車節(jié)能技術(shù)的出現(xiàn)恰好迎合了這一需要。本文根據(jù)筆者的個人經(jīng)驗，從電動輪礦用自卸車的液壓系統(tǒng)、整車提升運輸以及雙能源技術(shù)三個方面簡要闡述了其節(jié)能技術(shù)，并對各項優(yōu)缺做出了簡單介紹。

關(guān)鍵詞：電動輪礦用自卸車；節(jié)能；優(yōu)缺

隨著汽車動力系統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提升，現(xiàn)在的工程車不僅可以使用汽油柴油作為動力，也出現(xiàn)了電動工程用車。這種電動礦用自卸車在很多地方得到了推廣和普及，使用的范圍越來越大，那么和傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)相比，新型的電動礦用自卸車具有哪些有點呢？

一、電動輪礦用自卸車概述

電動礦用自卸車能夠保證工程用車的基本需求，且對于一些小型項目已經(jīng)大大超乎使用要求。同時車速高，車輛的容積大，負(fù)載重，自身的重量輕，對于減少能耗有一定的意義，能夠有效降低車輛的運輸成本。該款車的底盤以及駕駛室的內(nèi)部構(gòu)造和一般的工程用自卸車相同，車輛的發(fā)動機(jī)是電動車專用的發(fā)動機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電節(jié)能持續(xù)提供動力，蓄電池的蓄電能力非常強(qiáng)，能夠很好地滿足工程用車的需求，而且還具有兼容其他動力支撐的功能，這樣最大限度的保證了動力的充足，不用擔(dān)心用到一半會出現(xiàn)動力不足的情況。相比較于傳統(tǒng)的自卸車，這款電動礦用自卸車的能耗要小的多，非常節(jié)能環(huán)保，值得大力推廣，尤其是對于中小型項目工程使用，這款車的動力完全沒有問題，也節(jié)省了能耗方面的成本。除了動力系統(tǒng)和傳統(tǒng)的自卸車不同之外，這款車在功能，外觀，使用方法上和傳統(tǒng)的自卸車差不多，使用方法也非常簡單，使用體驗更加輕巧。因為車身的自重要小一些，所以操作起來更加方便靈活。

二、電動輪自卸車節(jié)能技術(shù)措施。

1.液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

在礦用自卸車中，液壓系統(tǒng)是影響整車工作性能和安全性能的重要環(huán)節(jié)，礦用自卸車的液壓系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和舉升系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

對于電動輪液壓系統(tǒng)，究其實質(zhì)，它其實是一種保壓系統(tǒng)，主要由單向閥、定量泵和蓄能器組成，車輛在運行的過程中，只有在舉升環(huán)節(jié)，雙聯(lián)葉片泵的軸端泵才能輸出很大的功率。而這一環(huán)節(jié)所持續(xù)的時間并不長，一般也就在20s左右，而至于其他的時間，則通常是處于卸荷的狀態(tài)。舉升過程中，軸端泵與蓋端泵兩泵合一，同時供油至舉升缸內(nèi)，而在剩余的時間內(nèi)，或者卸荷，或者向制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)供油加載。因此，總體而言，蓋端泵在很大一段時間之內(nèi)都是在卸荷與供油加載之間循環(huán)往復(fù)。

電動輪液壓系統(tǒng)能量損耗主要是在單向閥的泄漏和葉片泵的輸入功率損耗兩個方面。一般情況下，我們通過對保壓系統(tǒng)進(jìn)行建模，再輔以MATLAB進(jìn)行仿真計算，便能得出該系統(tǒng)中能量消耗在總系統(tǒng)消耗中的所占比例，當(dāng)然，也能確定上述兩部分損失各自所占據(jù)的比例。

通常，在液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)中，我們會從動力裝置與液壓系統(tǒng)的匹配方面人手，建立一個動態(tài)系統(tǒng)用以研究節(jié)能問題，協(xié)調(diào)控制策略，解決能量消耗嚴(yán)重的問題。

2.燃油預(yù)熱技術(shù)

冬季氣溫下降到-5攝氏度以下時，車輛停留時間稍長或者燃油型號未及時更換，就會出現(xiàn)因天氣過冷柴油凝結(jié)形成蠟皮狀，堵塞管路及噴油器等情況，從而造成車輛無法啟動問題，耽誤出車時間，影響生產(chǎn)。因此，為解決這一弊端，達(dá)到節(jié)能經(jīng)濟(jì)的效果，我們在電動輪礦自卸車上設(shè)計了一種獨特的燃油預(yù)熱裝置。與以往其他的燃油預(yù)熱裝置不同，這種燃油預(yù)熱裝置不消耗動能或電能，只是利用發(fā)動機(jī)循環(huán)系統(tǒng)水套中80e-90e循環(huán)水的熱量，將燃油在預(yù)熱裝置中與高溫循環(huán)水進(jìn)行熱交換。該裝置安裝在自卸車發(fā)動機(jī)的供油系統(tǒng)中，在燃油供給管路上對燃油進(jìn)行預(yù)加熱，使噴入發(fā)動機(jī)氣缸前的燃油溫度能夠保持在某一特定的溫度范圍，而這一溫度范圍應(yīng)該是發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性最佳的溫度范圍。通過發(fā)動機(jī)的臺架試驗測試，尋找燃油溫度與發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系特性，尋求柴油機(jī)發(fā)動機(jī)燃油燃燒最佳溫度范圍。并通過在燃油預(yù)熱裝置上加裝溫度傳感器和溫度開關(guān)控制閥，來實現(xiàn)對預(yù)定溫度范圍的調(diào)整、控制。在交換過程中，不適宜無限制地進(jìn)行熱量熱交換，燃油溫度也不適宜高于臨界值以上，因燃油溫度過高反而會使燃油經(jīng)濟(jì)性下降，因此，需要對燃油預(yù)熱裝置進(jìn)行溫度控制。

為能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的準(zhǔn)確控制，我們將該預(yù)熱裝置安裝在柴油發(fā)動機(jī)臺架的供油系統(tǒng)上，然后通過人為控制溫度，使其在30℃～90℃之間，接著改變熱交換器循環(huán)水的流速、流量，使得溫度逐漸升高，并記錄下發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)以及相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。最后，通過上述的燃油消耗量隨燃油預(yù)熱溫度變化的特性試驗可知，燃油預(yù)熱裝置通過對燃油加熱，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)燃油消耗量的降低，但如果發(fā)動機(jī)的燃油預(yù)熱溫度持續(xù)升高，燃油消耗量并不是一直線性減少，而是在預(yù)熱溫度超過某一界限值之后，燃油量則會相反地呈現(xiàn)上升趨勢。在測試實驗中，燃油消耗量隨溫度變化的拐點溫度值大約是42℃。因此，在燃油預(yù)熱系統(tǒng)中溫度控制時，要保證溫度不超過42℃，否則不僅達(dá)不到到節(jié)能省油的效果，還會造成耗油量的增加。

3.雙能源技術(shù)

3.1.工作原理

雙能源技術(shù)的工作原理是加裝受電裝置于普通電動輪上以做成雙能源電動輪，運行過程中，道路上架設(shè)下行和上行電氣牽引供電線路。電動輪通過發(fā)動機(jī)動力牽引使其從裝載點（或卸料點）至供電線路，然后，上坡時連接供電線路與受電弓，供電線路提供主要的運行動力，于此同時，發(fā)動機(jī)緩慢運行，借此為輔助系統(tǒng)（包括制動、電氣、照明等）提供電力。而在下坡時，電動輪的驅(qū)動電機(jī)則轉(zhuǎn)變成發(fā)電機(jī)，下降過程中的勢能也將會被轉(zhuǎn)化成電能反饋到電網(wǎng)中。

一些重型礦用電動輪自卸車基于這一技術(shù)，引入了雙能源車，這種雙能源車主要采用本身的柴油發(fā)動機(jī)和輔助架線供電作為雙能源運行。平道行駛時，主要由柴油機(jī)的發(fā)動機(jī)提供驅(qū)動動力，下坡時，礦用電動輪自卸車制動所產(chǎn)生的電能通過輔助架線返回到電網(wǎng)，上坡時，柴油機(jī)僅僅怠速運行，自卸車是采用輔助架線直接供電以產(chǎn)生牽引力。這種雙能源車的出現(xiàn)有效解決了上坡發(fā)動機(jī)動力不足等問題，同時由于減少了柴油機(jī)的廢氣排放，使其在環(huán)境保護(hù)方面效果尤為突出。

3.2存在問題

供電線路的導(dǎo)線截面積較大，且變電站的布置較為繁雜，相對于普通的路面較寬，因而在供電線路上所花費的資金較高。并且，伴隨著采掘面的變化，供電線路常常需要作出調(diào)整，過程十分繁雜。另外，電動輪換班時極容易造成整個礦山電網(wǎng)負(fù)荷產(chǎn)生變化，從而沖擊整個供電系統(tǒng)。

3.3.主要優(yōu)點

采用這種雙能源技術(shù)優(yōu)越性顯著，首先，有效降低電動輪發(fā)動機(jī)功率，因其上坡時電網(wǎng)是主要動力來源，所以在設(shè)計之初可以適當(dāng)減小發(fā)動機(jī)功率，以求降低成本。其次，提高爬坡的速度，因為其動力源于電網(wǎng)，不受發(fā)動機(jī)的限制，所以只要驅(qū)動電機(jī)允許，爬坡速度可以大幅度增加。最后，雙能源技術(shù)系統(tǒng)中一部分柴油是用電力替代，這就在一定程度上減少了廢氣的排放，比較環(huán)保。

4.結(jié)語

當(dāng)今世界，隨著環(huán)境保護(hù)的重要性被越來越多的人所認(rèn)可，未來的人類活動中，“節(jié)能”一詞必然會上升到一個全新的高度。而電動輪礦用自卸車節(jié)能技術(shù)的運用正是響應(yīng)這一時代潮流的表現(xiàn)，相信企業(yè)只要能夠堅持應(yīng)用這一技術(shù)并不斷挖掘其潛力，就一定能夠提高企業(yè)自身的競爭力，從而立于不敗之地。