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港口移动吊机发动机功率智能分配方法

2021-02-03 03:08:30

港口移动吊机发动机功率智能分配方法

  技术领域

  本发明涉及一种功率智能分配方法,特别是一种港口移动吊机发动机功率智能分配方法,属于港口设备。

  背景技术

  港口移动高架吊相较于轨道式吊机的优点:移动性强,通过性高,转场方便。绝大多数港口移动高架吊项目都是发动机驱动,港口移动高架吊机的动力系统主要是发动机、分动箱和发电机。考虑到各方面的综合因素,往往发动机的实际最大输出功率跟整机最大使用功率之间是有一定差距的。在某种特殊情况下,发动机会因为无法满足设备瞬时功率请求而快速降低转速而导致电压降低或者发动机停机。整机功率需求决定了发动机的功率选型,但同时由于设备自身重量控制、空间控制、成本控制的要求,发动机的最大瞬时功率并不能满足整机最大瞬时功率,导致发动机的闷机或者熄火。

  发明内容

  本发明所要解决的技术问题是提供一种港口移动吊机发动机功率智能分配方法,充分发挥各机构的最大运行效率。

  为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:

  一种港口移动吊机发动机功率智能分配方法,其特征在于包含以下步骤:

  步骤一:读取发动机实时扭矩百分比Tact,怠速扭矩百分比Tidle,起升加减速时间th;

  步骤二:读取手柄起升动作请求值Jr、变幅动作请求值Jb、回转动作的请求值Js;

  步骤三:根据手柄起升动作请求值计算起升请求速度vh、回转机构液压泵的电流请求值Cs和变幅机构液压泵的电流请求值Cb;

  步骤四:计算起升请求功率Ph,根据回转和变幅的请求电流通过流量与电流的正比关系计算流量q,记录回转的泵头压力p,计算变幅的请求功率Prb和回转的请求功率Prs;

  步骤五:通过起升请求功率Ph、变幅的请求功率Prb、回转的请求功率Prs和当前使用功率Pact之和与发动机的总功率Pt计算出与发动机总功率的比值s,如果比值s小于1则未超过发动机最大功率,直接给定请求值;如果比值s大于等于1则已经超过发动机最大功率,计算超出发动机需求的额外功率需求Pex;

  步骤六:根据此时三机构的速度比例关系按比例减去相应比例的额外功率需求,单个机构动作时,起升所允许的极限功率为Pmh、变幅所允许的极限功率为Pmb和回转所允许的极限功率为Pms计算出单机构允许最大功率Pmhl、Pmbl、Pmsl;

  步骤七:根据允许的最大功率需求计算出起升最大工作速度vmh、回转最大工作电流Cms、变幅最大工作电流Cmb,并最终给定。

  进一步地,所述步骤三具体为

  根据手柄起升动作请求值Jr,根据公式(1)计算起升请求速度

  vh,

  

  其中,vh为起升请求速度,Jmax为手柄最大值,Jr为手柄起升动作请求值,vmax为手柄最大值时对应的最大速度值;

  根据公式(2)计算回转机构液压泵的电流请求值Cs和变幅机构液压泵的电流请求值Cb;

  

  其中,C为电流请求值,Jmax为手柄最大值,Jr为手柄起升动作请求值,Cmax为电流最大值,Cmin为电流最小值;Cmax和Cmin都是已知的参数值。

  进一步地,所述步骤四具体为

  通过公式(3)计算到起升请求的加速时间tr;

  

  其中,Jmax为手柄最大值,Jr为手柄起升动作请求值,th为起升加减速时间;

  通过公式(4)计算起升机构的加速度ah;

  υh=ah*tr(4)

  通过公式(5)计算起升机构负载提升所需要的力Fh;

  Fh-mg=m*ah(5)

  其中,m为起升机构当前吊重质量,g为重力加速度;

  通过公式(6)计算起升请求功率Ph;

  

  其中,vh为负载的速度,ηh为起升机构的机械系统传动效率;

  通过公式(7)变形得到公式(8);

  

  

  其中,P0为液压泵输出功率,p0为液压泵输出压力,q0为液压泵的流量,

  η0为系统传动效率;Pref为请求功率,Cref为请求控制电流,Cmax为电流最大值,Cmin为电流最小值,q为泵单圈的额定排量,n为泵的转速,p为泵的压力,η为机构的机械系统传动效率;

  通过公式(8)计算得到变幅的请求功率Pr_b和回转的请求功率Pr_s。

  进一步地,所述步骤五具体为

  通过公式(9)计算当前发动机所消耗功率Pidle;

  Pidle=Pt*Tidle(9)

  其中,Pt为发动机总功率,Tidle为怠速扭矩百分比;

  通过起升请求功率Ph、变幅的请求功率Prb、回转的请求功率Prs和当前使用功率Pact之和与发动机的总功率Pt计算出与发动机总功率的比值s;

  

  其中,Prh是起升请求功率Ph;

  如果比值s小于1则未超过发动机最大功率,直接给定请求值;

  如果比值s大于等于1则已经超过发动机最大功率,此时计算超出发动机需求的额外功率需求Pex;

  Pex=Prh+Prb+Prs+Pidle-Pt(11)。

  进一步地,所述步骤六具体为

  通过公式(12)计算某一机构当前所使用的功率占最多使用功率的百分比S0;

  

  其中,Pact为此机构当前所使用功率值,Pmax为此机构使用功率极限值;

  根据此时三机构的速度比例关系按比例减去相应比例的额外功率需求,单个机构动作时,起升所允许的极限功率为Pmh、变幅所允许的极限功率为Pmb和回转所允许的极限功率为Pms计算出单机构允许最大功率Pmhl、Pmbl、Pmsl;

  

  其中,Pmh为单机构当前允许最大功率,Prh为单机构所请求功率,Sh为起升占比,Sb为变幅占比,Ss为回转占比,Pex为超出发动机总功率的请求功率。

  进一步地,所述步骤七具体为

  根据公式(6)反向计算出起升最大工作速度vmh;

  

  根据公式(15)计算出回转最大工作电流Cms和变幅最大工作电流Cmb;

  

  起升机构实现变频驱动即是限制电机速度输出,液压即是限制液压泵的电流输出,通过限制电流输出和速度输出,限制了功率输出,实现功率智能分配。

  本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:

  本发明的港口移动吊机发动机功率智能分配方法,通过功率分配技术,可以大大降低港口移动高架吊的发动机选型,同时降低整机重量,降低该产品的制作成本,增加产品的市场竞争力;在不需要三机构联动的工况下,单个或两个机构可以充分发挥最大运行效率,在需要三机构联动的工况下确保三个机构可以最大比例得发挥效率。

  附图说明

  图1是本发明的港口移动吊机发动机功率智能分配方法的流程图。

  图2是本发明的港口移动吊机发动机功率智能分配方法的控制传输示意图。

  具体实施方式

  为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例,而不是全部的实施例,并且,在不付出创造性劳动的前提下,本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换,下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

  如图1和图2所示,本发明的一种港口移动吊机发动机功率智能分配方法,包含以下步骤:

  步骤一:读取发动机实时扭矩百分比Tact,怠速扭矩百分比Tidle,起升加减速时间th;

  步骤二:读取手柄起升动作请求值Jr、变幅动作请求值Jb、回转动作的请求值Js;

  步骤三:根据手柄起升动作请求值计算起升请求速度vh、回转机构液压泵的电流请求值Cs和变幅机构液压泵的电流请求值Cb;

  根据手柄起升动作请求值Jr,根据公式(1)计算起升请求速度

  vh,

  

  其中,vh为起升请求速度,Jmax为手柄最大值,Jr为手柄起升动作请求值,vmax为手柄最大值时对应的最大速度值;Jmax为已知参数,vmax通过查表获得。

  根据公式(2)计算回转机构液压泵的电流请求值Cs和变幅机构液压泵的电流请求值Cb;

  

  其中,C为电流请求值,Jmax为手柄最大值,Jr为手柄起升动作请求值,Cmax为电流最大值,Cmin为电流最小值;Cmax和Cmin都是已知的参数值。

  步骤四:计算起升请求功率Ph,根据回转和变幅的请求电流通过流量与电流的正比关系计算流量q,记录回转的泵头压力p,计算变幅的请求功率Prb和回转的请求功率Prs;

  通过公式(3)计算到起升请求的加速时间tr;

  

  其中,Jmax为手柄最大值,Jr为手柄起升动作请求值,th为起升加减速时间;

  通过公式(4)计算起升机构的加速度ah;

  υh=ah*tr(4)

  通过公式(5)计算起升机构负载提升所需要的力Fh;

  Fh-mg=m*ah(5)

  其中,m为起升机构当前吊重质量,g为重力加速度;

  通过公式(6)计算起升请求功率Ph;

  

  其中,vh为负载的速度,ηh为起升机构的机械系统传动效率;通过公式(7)变形得到公式(8);

  

  

  其中,P0为液压泵输出功率,p0为液压泵输出压力,q0为液压泵的流量,

  η0为系统传动效率;Pref为请求功率,Cref为请求控制电流,Cmax为电流最大值,Cmin为电流最小值,q为泵单圈的额定排量,n为泵的转速,p为泵的压力,η为机构的机械系统传动效率;

  通过公式(8)计算得到变幅的请求功率Pr_b和回转的请求功率Pr_s。

  步骤五:通过起升请求功率Ph、变幅的请求功率Prb、回转的请求功率Prs和当前使用功率Pact之和与发动机的总功率Pt计算出与发动机总功率的比值s,如果比值s小于1则未超过发动机最大功率,直接给定请求值;如果比值s大于等于1则已经超过发动机最大功率,计算超出发动机需求的额外功率需求Pex;

  通过公式(9)计算当前发动机所消耗功率Pidle;

  Pidle=Pt*Tidle(9)

  其中,Pt为发动机总功率,Tidle为怠速扭矩百分比;Pt为已知的值,Tidle通过读取得到。

  通过起升请求功率Ph、变幅的请求功率Prb、回转的请求功率Prs和当前使用功率Pact之和与发动机的总功率Pt计算出与发动机总功率的比值s;

  

  其中,Prh是起升请求功率Ph;

  如果比值s小于1则未超过发动机最大功率,直接给定请求值;

  如果比值s大于等于1则已经超过发动机最大功率,此时计算超出发动机需求的额外功率需求Pex;

  Pex=Prh+Prb+Prs+Pidle-Pt(11)。

  步骤六:根据此时三机构的速度比例关系按比例减去相应比例的额外功率需求,单个机构动作时,起升所允许的极限功率为Pmh、变幅所允许的极限功率为Pmb和回转所允许的极限功率为Pms计算出单机构允许最大功率Pmhl、Pmbl、Pmsl;

  通过公式(12)计算某一机构当前所使用的功率占最多使用功率的百分比S0;

  

  其中,Pact为此机构当前所使用功率值,Pmax为此机构使用功率极限值;

  根据此时三机构的速度比例关系按比例减去相应比例的额外功率需求,单个机构动作时,起升所允许的极限功率为Pmh、变幅所允许的极限功率为Pmb和回转所允许的极限功率为Pms计算出单机构允许最大功率Pmhl、Pmbl、Pmsl;

  

  其中,Pmh为单机构当前允许最大功率,Prh为单机构所请求功率,Sh为起升占比,Sb为变幅占比,Ss为回转占比,Pex为超出发动机总功率的请求功率。

  步骤七:根据允许的最大功率需求计算出起升最大工作速度vmh、回转最大工作电流Cms、变幅最大工作电流Cmb,并最终给定。

  根据公式(6)反向计算出起升最大工作速度vmh;

  

  根据公式(15)计算出回转最大工作电流Cms和变幅最大工作电流Cmb;

  

  起升机构实现变频驱动即是限制电机速度输出,液压即是限制液压泵的电流输出,通过限制电流输出和速度输出,限制了功率输出,实现功率智能分配。

  本发明的港口移动吊机发动机功率智能分配方法,通过功率分配技术,可以大大降低港口移动高架吊的发动机选型,同时降低整机重量,降低该产品的制作成本,增加产品的市场竞争力;在不需要三机构联动的工况下,单个或两个机构可以充分发挥最大运行效率,在需要三机构联动的工况下确保三个机构可以最大比例得发挥效率。

  以上所述,仅是本发明的较佳实施例而己,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明己以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质,在本发明的精神和原则之内,对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

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