新能源工程機械現狀

由于能源緊缺和環(huán)境污染的雙重壓力，節能降耗引起社會(huì )高度關(guān)注。目前，很多國內工程機械企業(yè)近年來(lái)開(kāi)發(fā)出不少新能源工程機械，并且取得一定的成果。例如：燃氣（LNG）動(dòng)力液壓挖掘機和燃氣動(dòng)力裝載機應用LNG液化天然氣作為動(dòng)力、電動(dòng)叉車(chē)和電動(dòng)挖掘機直接應用電能、雙動(dòng)力挖掘機應用柴油及電能兩種能源、混合動(dòng)力挖掘機節能降耗等工程機械已經(jīng)問(wèn)世。綜上分析，開(kāi)發(fā)新能源工程機械一定是時(shí)代趨勢。

新能源工程機械的多樣性

由于工程機械種類(lèi)眾多，而且各種類(lèi)的工況及運行環(huán)境不一，所以新能源工程機械具有多樣性的特點(diǎn)。

LNG工程機械

天然氣作為燃料，有CNG與LNG的區別，CNG就是壓縮天然氣(CompressedNaturalGas)，簡(jiǎn)稱(chēng)CNG。是天然氣加壓(超過(guò)3,600磅/平方英寸)并以氣態(tài)儲存在容器中。它與管道天然氣的成分相同。液化天然氣即為液態(tài)的天然氣(LiquefiedNaturalGas)，簡(jiǎn)稱(chēng)LNG。是天然氣經(jīng)過(guò)低溫冷凝等一系列處理，使天然氣在超低溫（-162°C）常壓狀態(tài)下液化，成為液化天然氣。由于CNG與LNG密度比為1:3，所以L(fǎng)NG發(fā)動(dòng)機的續航能力更長(cháng)，在工程機械上更具有發(fā)展的潛力。其基本動(dòng)力構成（見(jiàn)圖1，略，詳見(jiàn)《建設機械技術(shù)與管理》雜志第三期）是燃氣發(fā)動(dòng)機、一組或單個(gè)LNG氣瓶、一套汽化裝置及管路組成；應用一個(gè)特殊汽化裝置把液化天然氣汽化為氣態(tài)天然氣，通過(guò)一系列燃氣壓力調整后天然氣進(jìn)入燃氣發(fā)動(dòng)機（燃氣發(fā)動(dòng)機低壓濾清器），在發(fā)動(dòng)機裝置中進(jìn)一步調整，調整后在發(fā)動(dòng)機內燃燒，對外輸出的轉速、功率、扭矩等傳遞到耗功裝置，實(shí)現動(dòng)力輸出。經(jīng)過(guò)測試，能源消耗費用節省30%~40%。

目前，中國品牌主機企業(yè)在LNG產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中取得一定成果，如：在裝載機方面；徐工集團LNG裝載機（見(jiàn)圖2）在世界上率先應用和率先實(shí)現批量銷(xiāo)售（徐工集團2011年BICES展會(huì )上推出全球第一臺LNG裝載機），同時(shí)，雷沃重工、臨工、廈工等也相繼推出了LNG裝載機系列。在挖掘機方面；山重建機LNG挖掘機在世界上也率先應用，并取得一定成績(jì)（山重建機2012年在上海bauma展上展出LNG挖掘機）。另外，LNG在商品泵送機械上也取得很好的應用，中聯(lián)重科、三一重工和中集凌宇還推出了多款技術(shù)成熟的商品混凝土水泥攪拌運輸車(chē)等。

然而，LNG發(fā)動(dòng)機也存在一些問(wèn)題需要解決：

（1）燃氣發(fā)動(dòng)機與同級別柴油機相比，動(dòng)力性能還有差別。例如，在重負載工作時(shí)，動(dòng)力調節滯后，不能很好的適應負載變化；

（2）不能在密閉的空間里作業(yè)。LNG氣瓶在內部壓力高時(shí)，會(huì )通過(guò)放氣閥門(mén)釋放瓶?jì)葔毫?，以保證瓶?jì)葔毫υ诎踩珘毫龋?/p>

（3）LNG氣體加注時(shí)，需要特殊設備，目前LNG工程機械車(chē)輛在工地上加注具有很大的局限性，這在一定的程度上限制LNG的推廣使用。

但是相對普通柴油機，LNG發(fā)動(dòng)機排放污染物明顯減少，研究表明，CO2減少23%、SO2減少70%、CO減少50%，為發(fā)動(dòng)機尾氣或作為燃料使用時(shí)排放滿(mǎn)足更加嚴格的標準創(chuàng )造了條件，這對改善發(fā)動(dòng)機尾氣對大氣的污染具有十分重要的意義。

電驅動(dòng)工程機械

電驅動(dòng)工程機械是以大功率電動(dòng)馬達取代發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)，在大型工程機械產(chǎn)品使用較多，如國外品牌日立的EX3600、EX5500、EX8000-6液壓挖掘機采用的都是電驅動(dòng)方式。如山重建機也開(kāi)發(fā)了一款JCM921D（電動(dòng)）挖掘機，并實(shí)現銷(xiāo)售。

以JCM921D（電動(dòng)）挖掘機為例，它的動(dòng)力源為電網(wǎng)電能的電動(dòng)工程機械，取消原有的柴油機，以電動(dòng)機代替柴油機對外輸出功率。電機動(dòng)力均來(lái)自380V電網(wǎng)，控制器與變頻器進(jìn)行數據通信，根據負載變化對電機進(jìn)行變頻調速，并控制電磁比例閥調整斜盤(pán)變量泵的吸收功率，達到最優(yōu)功率匹配；回轉不再使用液壓回轉馬達，而是直接應用回轉電機，通過(guò)控制器與回轉電機變頻器進(jìn)行數據通信，對回轉電機進(jìn)行變頻調速。解決了采用傳統柴油機帶來(lái)的能量消耗大的問(wèn)題，達到更加節能、低噪、環(huán)保的目的。

此種工程機械完全采用電網(wǎng)電源，零排放、噪聲小、節能是其突出優(yōu)勢，該挖掘機的使用成本比燃油挖掘機少30%。但由于挖掘機功率大，充電太浪費時(shí)間，該挖掘機適用于有電源的場(chǎng)所，如港口、隧道、礦山及城市內。

雙動(dòng)力工程機械

目前國內外雙動(dòng)力工程機械均有發(fā)展。雙動(dòng)力工程機械改變原來(lái)單一動(dòng)力源，而是安裝二臺動(dòng)力機，一臺是傳統柴油機或汽油機，另一臺是交流電動(dòng)機，兩臺動(dòng)力機在機械輸出上沒(méi)有連接，各自獨立或合流。國外產(chǎn)品：如美國powerscreen公司開(kāi)發(fā)的雙動(dòng)力移動(dòng)篩分機，車(chē)載發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)行走到達作業(yè)區后，接上外接電源，由機載交流電動(dòng)機驅動(dòng)作業(yè)機構。英國LUCAS維修公司開(kāi)發(fā)的折疊式雙動(dòng)力隨車(chē)起重機，德國依發(fā)汽車(chē)廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的ADK汽車(chē)起重機等均是由發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)行走，到達作業(yè)區后接入交流電供車(chē)載電動(dòng)機驅動(dòng)作業(yè)機構運轉。國內產(chǎn)品；如山重建機GC258DP-8雙動(dòng)力抓料機（見(jiàn)圖5）及其他廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)的雙動(dòng)力挖掘機，均采用以上結構，兩個(gè)耗功裝置通過(guò)輸出管路合流在一起，然后進(jìn)入多路閥。電動(dòng)機采用220V或380V電網(wǎng)用于驅動(dòng)，當機器在城鎮施工或用電方便的施工環(huán)境時(shí)，可以采用電動(dòng)機驅動(dòng)。同時(shí)，GC258DP-8駕駛室一個(gè)獨特的優(yōu)勢，可以根據需求調整高度，擴大駕駛員的視野。

這種工程機械設備即可以降低噪音，又可以節省能源，降低施工費用；在無(wú)外接電源、遠離電源或轉離施工現場(chǎng)時(shí)，可以使用發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)。

混合動(dòng)力工程機械

混合動(dòng)力技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用，它給混合動(dòng)力工程機械帶來(lái)了機遇。

工程機械常用的混合動(dòng)力大致可分為：油電混合（電動(dòng)回轉馬達代替液壓回轉馬達）、油液混合（回收儲存液壓能及其它形式能，以供輔助機械動(dòng)作）及油電液混合三種形式。由于有電動(dòng)機的輔助，混合動(dòng)力工程機械上用的柴油機功率可以比同能力的內燃機工程機械的柴油機的功率小一些。另外，由于電動(dòng)機輔助，柴油機可以在低油耗、低排放的區域運行。綜上所屬，混合動(dòng)力混合動(dòng)力工程機械比同能力的內燃機工程機械節油15%~30%，污染排放物也下降15%~30%。

目前，混合動(dòng)力技術(shù)在工程機械上應用以國外大品牌為主國，如沃爾沃公司開(kāi)發(fā)的L220F混合動(dòng)力裝載機，俄羅斯車(chē)里雅賓斯克拖拉機廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力推土機，卡特彼勒開(kāi)發(fā)設計的CAT336EH混合動(dòng)力挖掘機，小松已面向中國市場(chǎng)銷(xiāo)售的HB205、HB215混合動(dòng)力挖掘機，美國特雷克斯公司開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力高空作業(yè)車(chē)，德國福格勒公司開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力瀝青攤鋪機，另外日本的日立建機、住友建機、三菱及韓國斗山等世界著(zhù)名工程機械已開(kāi)發(fā)各具特色的混合動(dòng)力工程機械。而國內的一些主機廠(chǎng)，如山重建機、三一重工、中聯(lián)重科、山河智能等，也早在2011年前后展出了自行研制的混合動(dòng)力挖掘機等新產(chǎn)品，國內企業(yè)由于受到自身研發(fā)能力和市場(chǎng)環(huán)境的影響，還很難實(shí)現批量生產(chǎn)及銷(xiāo)售。