電動(dòng)叉車節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究

周敏龍

（諾力智能裝備股份有限公司，浙江 湖州 313100）

我國的叉車發(fā)展與國際發(fā)展潮流具有較大的差異，我國規(guī)定在進(jìn)行室內(nèi)工作時(shí)只能應(yīng)用電動(dòng)叉車，但有些企業(yè)還是應(yīng)用內(nèi)燃叉車。這主要是因?yàn)殡妱?dòng)叉車不能完成整個(gè)工班，常常需要停工充電，大部分物流企業(yè)都不能按照以上標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行，因此，需要不斷對(duì)電動(dòng)叉車的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1 電動(dòng)叉車工況

叉車在物流搬運(yùn)當(dāng)中占據(jù)重要地位，因此，具有較高的使用頻率。叉車每一次結(jié)束提升時(shí)都需要進(jìn)行數(shù)次電機(jī)啟動(dòng)，這樣才能將貨物存放在規(guī)定位置。按照相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，電動(dòng)叉車在實(shí)際使用期間其電機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)可以達(dá)到每小時(shí)1 200多次。在啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，其啟動(dòng)力矩較大，這樣就會(huì)產(chǎn)生較大的電流，會(huì)導(dǎo)致蓄電池的使用時(shí)間較短，且使得蓄電池的使用壽命縮短。電動(dòng)叉車在實(shí)際工作期間需要進(jìn)行多次充電，這樣就導(dǎo)致較多企業(yè)在實(shí)際運(yùn)輸期間仍然使用的是內(nèi)燃叉車。

傳統(tǒng)的叉車在裝卸貨物時(shí)不能對(duì)電機(jī)產(chǎn)生較大的影響，可以將液壓油直接返回到油箱當(dāng)中，主要是依靠節(jié)流閥來限制下降速度，可以通過節(jié)流方式將能源以發(fā)熱形式損失。針對(duì)不同的貨物搬運(yùn)，叉車需要承擔(dān)不同的工作負(fù)載，在非滿載情況下工作，異步電動(dòng)機(jī)的最大效率都是額定點(diǎn)，因此，叉車工況降低了異步電動(dòng)機(jī)效率，增大了能量損失。

2 電動(dòng)叉車節(jié)能技術(shù)分析

電動(dòng)叉車主要是應(yīng)用液壓系統(tǒng)，因此，需要注重液壓技術(shù)能量的利用率。液壓系統(tǒng)的無功損耗會(huì)提升油液以及元器件的溫度，進(jìn)一步改變了介質(zhì)的物化性質(zhì)，使其在較短時(shí)間內(nèi)老化變質(zhì)，極大地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。要想提升能源使用率，需要確保消耗最少的能量來換取最大的輸出功率，液阻理論主要可以控制液壓傳動(dòng)，能夠隨意轉(zhuǎn)換信息，且平衡協(xié)調(diào)參數(shù)變量以及補(bǔ)償誤差等。然而，液阻會(huì)出現(xiàn)壓降的情況，該壓降情況正好符合上述控制功能的需求，也在一定程度上增加了能量消耗。為了處理以上問題，需要控制液阻能量大量消耗的問題，避免影響其基本控制功能。

2.1 選擇調(diào)速方式

合理選擇調(diào)速方式能夠提升能源利用率。在電動(dòng)叉車運(yùn)行期間以及實(shí)際裝卸貨物時(shí)需要進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，主要分為節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速。

節(jié)流調(diào)速的主要運(yùn)行原理在于將回路當(dāng)中的流量控制元件截面積大小進(jìn)行改變，這樣可以對(duì)執(zhí)行元件流出流量進(jìn)行有效控制，進(jìn)一步對(duì)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。因?yàn)檎{(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度主要是以流通截面積改變實(shí)現(xiàn)的，這樣就會(huì)在一定程度上造成能量損失，主要是流量損失和壓力損失等。

容積調(diào)速的主要運(yùn)行原理在于將回路當(dāng)中變量泵排量改變，這樣就可以對(duì)執(zhí)行元件速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。泵控容積調(diào)速一方面是將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行改變，進(jìn)一步對(duì)液壓油泵輸出流量進(jìn)行改變；另一方面，主要是利用變量機(jī)構(gòu)對(duì)液壓油泵排量進(jìn)行改變，這樣就可以對(duì)液壓油泵的輸出流量進(jìn)行改變。此次研究的內(nèi)容主要是容積調(diào)速，泵源主要是利用壓力反饋式變量泵實(shí)現(xiàn)。在對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制時(shí)，主要通過變頻實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)容積調(diào)速。隨著不斷變化的負(fù)載情況，會(huì)改變其工作壓力，提升效率。根據(jù)研究結(jié)果顯示，工作壓力總是與反饋壓力保持在平衡位置之上。

電機(jī)轉(zhuǎn)速控制主要利用變頻控制技術(shù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)小于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，可以通過恒扭矩模式對(duì)其控制，保持電機(jī)輸出扭矩不變。如果負(fù)載壓力大于額定值時(shí)，變量泵流量會(huì)自動(dòng)降低輸出流量，控制系統(tǒng)負(fù)載量。通過電子技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，可以采用容積調(diào)速措施，優(yōu)化傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)節(jié)流調(diào)速方案，既可以降低控制成本，還可以提升能源利用率。

2.2 電動(dòng)叉車適應(yīng)液壓傳動(dòng)的節(jié)能問題

電動(dòng)叉車的主要來源在于蓄電池，但該能源不能夠滿足所有需求，液壓傳動(dòng)效率要明顯低于機(jī)械傳動(dòng)效率，電動(dòng)叉車使用液壓傳動(dòng)，其原因有以下幾個(gè)。

2．2．1 液壓傳動(dòng)具有較高的工作效率

在選擇傳動(dòng)方案時(shí)，不能只關(guān)注傳動(dòng)效率，還需要分析總工作效率。液壓裝置可以在較短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，且進(jìn)行多次換向，能夠達(dá)到500次/min的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以上存在的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)能夠在較大程度上簡(jiǎn)化操作程序。比如，叉車在前進(jìn)轉(zhuǎn)變?yōu)楹笸诉\(yùn)行時(shí)，如果使用的是液壓傳動(dòng)，操作人員可以直接將前進(jìn)擋轉(zhuǎn)變?yōu)楹笸藫酰簤合到y(tǒng)可以完成整個(gè)緩沖換向工作。如果使用的是機(jī)械傳動(dòng)，操作人員需要進(jìn)行制動(dòng)，等到叉車停止運(yùn)行之后拉動(dòng)前進(jìn)擋。因此，采用液壓傳動(dòng)可以有效使得操作次數(shù)降低至少50%，在較大程度上提升了操作人員的工作效率。

2．2．2 液壓傳動(dòng)具有自動(dòng)化操作優(yōu)勢(shì)

該種優(yōu)勢(shì)主要是指液壓傳動(dòng)可以控制液體流量、壓力以及流動(dòng)方向。當(dāng)有效結(jié)合電氣電子控制與液壓控制時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能夠進(jìn)行復(fù)雜程度較高的工作，這樣就可以使電動(dòng)叉車在驅(qū)動(dòng)叉車系統(tǒng)時(shí)，只需要使用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)就能夠?qū)崿F(xiàn)，還能夠使叉車執(zhí)行運(yùn)行、轉(zhuǎn)向、升舉等動(dòng)作。

2．2．3 可以實(shí)現(xiàn)通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化

這將極大方便液壓系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)、制作以及應(yīng)用。在布置元件上，液壓系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性比機(jī)械元件好，以上優(yōu)勢(shì)都使得后續(xù)研究開發(fā)叉車附屬產(chǎn)品具有較大的便利性。針對(duì)以上優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，電動(dòng)叉車的傳動(dòng)形式應(yīng)當(dāng)使用液壓傳動(dòng)技術(shù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，要想提升電動(dòng)叉車節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，需要詳細(xì)分析電動(dòng)叉車的實(shí)際工況，全面掌握電動(dòng)叉車的節(jié)能技術(shù)。在此次研究當(dāng)中，論證了電動(dòng)叉車節(jié)能方案具有可信性和實(shí)效性，電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)能夠全面符合電動(dòng)叉車的工況需求，利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及液壓控制系統(tǒng)可以進(jìn)行能量回收和無級(jí)調(diào)速。此次研究的液壓系統(tǒng)主要是利用單電機(jī)方案，這樣不僅可以使得叉車完成所有規(guī)定動(dòng)作，還可以在一定程度上降低投資成本，避免操作人員違規(guī)操作的情況發(fā)生。對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)結(jié)果論證電動(dòng)叉車的傳動(dòng)形式應(yīng)當(dāng)使用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。

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