Энергосбережение и экскаваторы

  Автор:
  2251

practical hydromechanics  Сегодня существует два подхода при разработке концептуальных образцов с гибридными приводами. Основная задача привода — рекуперировать энергию, которая в обычных экскаваторах рассеивается. Это энергия торможения поворотной платформы и опускания основной стрелы и рукояти. Одна гибридная концепция существует на основе электрического оборудования, другая – на базе гидравлических узлов.

В обычном экскаваторе, при переводе рычага включения механизма поворота в нейтральное положение вращение платформы замедляется, создается запертый поток масла. Давления в контуре гидросистемы увеличивается, создается сопротивление, под действием которого гидромотор поворота постепенно останавливается, затем открывается перепускной клапан и масло сливается в гидробак. При этом часть кинетической энергии вращения превращается в тепло и рассеивается. Такая же, примерно, картина происходит при опускании стрелы и рукояти.

Потери энергии значительны и могут быть аккумулированы и превращены в полезную работу с помощью системы рекуперации энергии торможения.

practical hydromechanics  В системе, построенной на основе электрооборудования, обычно используется электродвигатель поворота, который при торможении надстройки начинает работать в режиме генератора и заряжает аккумуляторную батарею или конденсатор.     Аккумулированная таким образом энергия затем используется для ускорения вращения надстройки или для помощи двигателю внутреннего сгорания (ДВС) в приводе главных гидронасосов.

В системе, использующей гидравлику, энергия потока масла, который создается гидромотором поворота (работающим во время торможения поворотной платформы в режиме насоса), накапливается в гидроаккумуляторе высокого давления, содержащем азот. Из гидроаккумулятора поток масла направляется на привод гидромотора поворота платфомы в начальной фазе поворота и для увеличения скорости поворота.

Количество масла, проходящего между гидромотором поворотной платформы и гидроаккумулятором, а также поток масла от гидронасоса контролирует клапан рекуперации энергии торможения поворота SERV, который является «сердцем» гидравлической рекуперирующей энергию торможения системы. Расход потока рабочей жидкости, протекающего через SERV составляет порядка 200–300 л/мин (у Cat 336Е Н) и зависит от режима работы машины.

hydraulichybrid

При опускании стрелы необходимо погасить энергию падения стрелы, причём останов должен быть мягким, во избежание гидроударов. Применяя гидроаккумуляторы, поглощаем и накапливаем энергию при торможении рабочего органа в конце волны размаха и отдаём её в фазе ускорения размаха.

Обе системы рекуперации разгружают основной гидронасос, что снижает нагрузку на ДВС, тем самым увеличивая его ресурс, и обеспечивают существенную экономию топлива.

Специалисты Caterpillar пришли к выводу, что выгоднее использовать систему на основе гидравлических узлов: гидравлическое оборудование, рекурперирующее, аккумулирующее и повторно использующее энергию, минимально увеличивает стоимость машины. К тому же гидравлическая система менее сложна и более надежна по сравнению с электрической. Поскольку гидросистема позволяет рекуперировать доступную энергию с 90%-ным к.п.д., она предоставляет большие возможности для экономии топлива. Гибридный экскаватор на 98% состоит из тех же деталей, что и серийная машина.

Кроме внедрения системы рекуперативного торможения конструкторы преследовали еще две цели: экономия топ­лива и оптимизация производительности. Экономия топлива достигается в основном за счет использования энергии аккумулированной гидравлической жидкости для вращения поворотной платформы.
Но ещё конструкторы снизили обороты ДВС до 1500 об/мин ( обычно, например у Cat 336Е, — 1800 об/мин), применив основной гидронасос с большим рабочим объёмом. Вращаясь с более низкой частотой и он обеспечивает такой же расход жидкости, как и насос у Cat 336Е. Гидронасос стал чувствительнее на потребности в изменении подачи.
Программу электронной системы управления ДВС гибридного экскаватора изменили, чтобы сместить максимальную мощность двигателя на более низкие обороты.
Гибридная машина работает тише, также должен увеличится ресурс, благодаря более низким оборотам двигателя.
Таким образом гидравлический гибрид имеет существенный потенциал по увеличению долговечности и экономии топлива при выполнении любых видов работ.

источник

 

Интересная статья? Поделитесь ею пожалуйста с другими:
Оставьте свой комментарий:

на Блоге
в Вконтакте
в Фейсбук