[发明专利]旋挖钻机节能控制方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种旋挖钻机节能控制方法、装置和系统。

背景技术

旋挖钻机是一种桩工机械设备，在灌注桩、连续墙、基础加固等基础施工工程中得到了广泛应用，不失为最理想的成孔作业施工机械。旋挖钻机的作业环境比较恶劣，施工工况比较复杂，根据地质条件不同，如土层和岩石层，其动力头负载也不同，如果动力系统输出与负载不匹配，将会导致功率浪费，或系统过载。

旋挖钻机节能与否主要体现在燃油消耗率，做同样的功若消耗的燃油减少，则说明节能。这不但会带来一定的经济效益，而且还有利于减少环境污染，因此旋挖钻机节能控制意义重大。

目前旋挖钻机较多采用如图1所示的系统，图中反映出了发动机-主泵-动力头马达-钻杆-负载的功率传递关系。其中，发动机目标转速由旋钮电位计设定，人为可调；主泵使用带越权控制的恒功率变量泵，泵功率上限可调，可实现极限载荷控制功能；动力头马达使用负载自适应马达，负载增大时，系统压力增大，马达排量随压力呈线性增大，马达转速下降，以满足较高的扭矩要求，低速大扭矩，高速小扭矩，根据负载情况自动调整工作效率，以适应负载可获得一定的节能效果。

对于极限载荷控制来说，根据发动机各目标转速下的最大功率，来设定泵的功率上限，系统达到此功率上限，泵自动进入恒功率控制，与发动机功率相匹配，可防止发动机过载，憋熄火，起到一定节能作用。

然而，现有技术中存在以下缺陷：

1、对于动力头马达负载自适应控制，在一定压力区间内，马达自动调节，但压力和排量只能按单一线性规则调节；压力区间外为定量马达，无调节功能。

2、极限载荷控制：根据发动机各目标转速下的最大功率，来设定泵的功率上限，系统达到此功率上限，泵进入恒功率工作，与发动机功率相匹配，可防止发动机过载，憋熄火，起到一定节能作用，但覆盖面窄，只适用于大负载情况。

发明内容

本发明实施例提供一种旋挖钻机节能控制方法、装置和系统。通过对负载、主泵和发动机这三者进行功率匹配，从而最大限度地挖掘节能空间。

根据本发明的一个方面，提供一种旋挖钻机节能控制方法，包括：

将目标转速n0发送给发动机，以便发动机以所述目标转速n0进行工作，其中n0为发动机最大功率点对应的目标转速；

以预定频率采集主泵出口压力；

根据采集的主泵出口压力，确定主泵初始功率值；

将所述主泵初始功率值发送给主泵，以便主泵将所述主泵初始功率值作为主泵的功率上限值；

根据旋钮电位计的当前设置确定发动机当前的目标转速；

选择与所述发动机当前的目标转速相对应的允许掉速区间；

判断发动机当前反馈的实际转速与所述发动机当前的目标转速的差值是否在所述允许掉速区间内；

若所述差值大于所述允许掉速区间的最大值，则向主泵发送功率减小信息，以便主泵以预定方式减小功率上限值；

若所述差值小于所述允许掉速区间的最小值，则向主泵发送功率增大信息，以便主泵以预定方式增大功率上限值。

在一个实施例中，以预定频率采集主泵出口压力的步骤之后，还包括：

判断采集的主泵出口压力是否大于预定的第一门限值；

若采集的主泵出口压力不大于预定的第一门限值，则将旋钮电位计调节发动机转速的调节区间设置为n1-n4；

然后执行根据采集的主泵出口压力确定主泵初始功率值的步骤；

其中n1为发动机最小目标转速，n4为发动机最大目标转速。

在一个实施例中，若采集的主泵出口压力大于预定的第一门限值，则进一步判断采集的主泵出口压力是否大于预定的第二门限值，其中第一门限值小于第二门限值；

若采集的主泵出口压力大于预定的第二门限值，则将旋钮电位计调节发动机转速的调节区间设置为n1-n2；

若采集的主泵出口压力不大于预定的第二门限值，则将旋钮电位计调节发动机转速的调节区间设置为n1-n3；

然后执行根据采集的主泵出口压力确定主泵初始功率值的步骤；

其中n2和n3分别为发动机最大功率点与最大扭矩点之间的目标转速，其中n1<n2<n3<n4。

在一个实施例中，将目标转速n0发送给发动机的步骤之前，还包括：

判断是否接收到进入节能模式的控制信息；

若接收到进入节能模式的控制信息，则执行将目标转速n0发送给发动机的步骤。