Công nghệ thu hồi năng lượng ứng dụng trên máy xúc thủy lực
Tóm tắt: 262
|
PDF: 285
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
-
Đỗ Trí CườngTrường Công nghệ và Thiết kế, Trường Đại học Kinh tế Thành phố Hồ Chí Minh, Việt NamBùi Văn TrầmTrường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải, Việt NamĐỗ Hữu TuấnTrường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải, Việt NamĐặng Trí DũngTrường Công nghệ và Thiết kế, Trường Đại học Kinh tế Thành phố Hồ Chí Minh, Việt NamNguyễn Xuân HòaTrường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải, Việt NamPhan Thị Cẩm TrangTrường Đại học Xây dựng Hà Nội, Việt Nam
Từ khóa:
Thu hồi năng lượng
hệ thống truyền động hybrid
máy xúc hybrid điện
máy xúc hybrid thủy lực
Tóm tắt
Các ngành xây dựng, giao thông và công nghiệp ngày càng đòi hỏi các máy và thiết bị có khả năng vận hành hiệu quả và thân thiện với môi trường. Trong bối cảnh này, máy xúc thủy lực đóng vai trò quan trọng, là thiết bị chủ đạo trong nhóm máy làm đất. Nhưng do máy xúc tiêu thụ nhiên liệu lớn và phát thải nhiều chất ô nhiễm, gây ra những tác động không nhỏ đến môi trường. Bài báo trình bày các công nghệ đã được các nhà khoa học nghiên cứu nhằm thu hồi thế năng, động năng từ cơ cấu dẫn động cần và quay sàn máy xúc cũng như các kết quả về khả năng thu hồi (hiệu suất thu hồi) các năng lượng này. Bên cạnh đó, các ứng dụng thực tế và hướng phát của các hệ thống thu hồi năng lượng được nêu ra nhằm định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo.
Tài liệu tham khảo
-
[1] Gajdzik, R. Wolniak, R. Nagaj, B. Žuromskaitė-Nagaj, and W. W. Grebski, "The Influence of the Global Energy Crisis on Energy Efficiency: A Comprehensive Analysis”, Energies, vol. 17, no. 4, 2024, doi: 10.3390/en17040947.
[2] P. Komissarov, Y. A. Lagunova, and O. A. Lukashuk, "Evaluation of Single-bucket Excavators Energy Consumption”, Procedia Engineering, vol. 150, pp. 1221-1226, 2016, doi: 10.1016/j.proeng.2016.07.239.
[3] U. Khan and L. Huang, "Toward Zero Emission Construction: A Comparative Life Cycle Impact Assessment of Diesel, Hybrid, and Electric Excavators”, Energies, vol. 16, no. 16, 2023, doi: 10.3390/en16166025.
[4] G. L. Nugraha, M. Ajis, H. S. Adhi, and D. Zakaria, "Performance Improvement of Hydraulic Excavator Efficiency: A Literature Review”, Journal of Mechatronics and Artificial Intelligence, 1, no. 1, pp. 27-44, 2024.
[5] Ghanbari, A. M. Abbasi, and M. Ravanshadnia, "Production of natural and recycled aggregates: the environmental impacts of energy consumption and CO2 emissions”, Journal of Material Cycles and Waste Management, vol. 20, no. 2, pp. 810-822, 2017, doi: 10.1007/s10163-017-0640-2.
[6] I. Lee, J. Park, M. Shin, J. Lee, and S. Park, "Characteristics of Real-World Gaseous Emissions from Construction Machinery”, Energies, vol. 15, no. 24, 2022, doi: 10.3390/en15249543.
[7] Jassim, W. Lu, and T. Olofsson, "Predicting Energy Consumption and CO2 Emissions of Excavators in Earthwork Operations: An Artificial Neural Network Model”, Sustainability, vol. 9, no. 7, 2017, doi: 10.3390/su9071257.
[8] Vukovic, R. Leifeld, and H. Murrenhoff, "Reducing Fuel Consumption in Hydraulic Excavators - A Comprehensive Analysis”, Energies, vol. 10, no. 5, 2017, doi: 10.3390/en10050687.
[9] A. Rawi, A. A. Yusof, and T. B. Tuan, "Indoor Air Quality Investigation Due to the usage of Mini Excavator in Enclosed Space”, Progress in Fluid Power, Mechanisations and Mechatronics, vol. 2, no. 1, pp. 1-9, 2018.
[10] Lin, Q. Wang, B. Hu, and W. Gong, "Research on the energy regeneration systems for hybrid hydraulic excavators”, Automation in Construction, vol. 19, no. 8, pp. 1016-1026, 2010, doi: 10.1016/j.autcon.2010.08.002.
[11] K. Costa and N. Sepehri, "Hydraulic accumulators in energy efficient circuits”, Frontiers in Mechanical Engineering, vol. 9, 2023, doi: 10.3389/fmech.2023.1163293.
[12] -X. Yu and K. K. Ahn, "Energy Regeneration and Reuse of Excavator Swing System with Hydraulic Accumulator”, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, vol. 7, no. 4, pp. 859-873, 2019, doi: 10.1007/s40684-019-00157-7.
[13] Bedottia, F. Campanini, M. Pastoria, L. Riccòb, and P. Casolia, "Energy saving solutions for a hydraulic excavator”, Energy Procedia, vol. 126, pp. 1099-1106, 2017.
[14] Lin, Q. Wang, B. Hu, and W. Gong, "Development of hybrid powered hydraulic construction machinery”, Automation in Construction, vol. 19, no. 1, pp. 11-19, 2010, doi: 10.1016/j.autcon.2009.09.005.
[15] Jůza and P. Heřmánek, "Influence of the excavator hydraulic system efficiency on the productivity”, Research in Agricultural Engineering, vol. 69, no. 1, pp. 18-27, 2023, doi: 10.17221/77/2021-rae.
[16] Inoue and H. Yoshida, "Development of Hybrid Hydraulic Excavators”, Int. J. Autom. Technol, vol. 6, no. 4, pp. 516-520, 2012.
[17] K. Ahn, "Trend of Development of Hybrid Powered Hydraulic Construction Machines”, Journal of Drive and Control, vol. 7, no. 2, pp. 2-11, 2010.
[18] G. D. Zhang, Y. Zhao, Ch. Liu, P. Hu, and Z. Tang, "Research on a new energy-recovery system for hybrid hydraulic excavators”, In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, South Africa, 2019, pp. 042003
[19] Opgenoorth, S. Quabeck, R. W. D. Doncker, and K. Schmitz, "Challenges and possibilities of the Integration of Electric drives in Mobile machinery”, in International Fluid Power Conference, Technische Universität, Dresden, 2020, pp. 471-480.
[20] Leon-Quiroga, B. Newell, M. Krishnamurthy, A. Gonzalez-Mancera, and J. Garcia-Bravo, "Energy Efficiency Comparison of Hydraulic Accumulators and Ultracapacitors”, Energies, vol. 13, no. 7, 2020, doi: 10.3390/en13071632.
[21] Ranjan, M. Bhola, G. Wrat, S. K. Mishra, and J. Das, "Performance enhancement of hybrid hydraulic excavator using multiple hydro-pneumatic accumulators”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, vol. 234, no. 10, pp. 1133-1149, 2020, doi: 10.1177/0959651820904274.
[22] Casoli, F. Scolari, T. Minav, and M. Rundo, "Comparative Energy Analysis of a Load Sensing System and a Zonal Hydraulics for a 9-Tonne Excavator”, Actuators, vol. 9, no. 2, 2020, doi: 10.3390/act9020039.
[23] Lagarde, M. Green, A. Dole, J. Talvitie, and J. Toikka, "Danfoss Digital Displacement & Editron: An efficient electro-hydraulic system for mobile applications”, in International Fluid Power Conference, Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, Germany, 2022, pp. 1045-1058.
[24] -S. Yi and S. Cha, "Optimal Energy Management of the Electric Excavator Using Super Capacitor”, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, vol. 8, no. 1, pp. 151-164, 2019, doi: 10.1007/s40684-019-00138-w.
[25] Cao et al., "Characterization of the emissions impacts of hybrid excavators with a portable emissions measurement system (PEMS)-based methodology”, Sci Total Environ, vol. 635, pp. 112-119, Sep 1 2018, doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.04.011.
[26] Zhang, J. Wang, S. Du, H. Ma, W. Zhao, and H. Li, "Energy Management Strategies for Hybrid Construction Machinery: Evolution, Classification, Comparison and Future Trends”, Energies, vol. 12, no. 10, 2019, doi: 10.3390/en12102024.
[27] Casoli, F. Scolari, C. M. Vescovini, and M. Rundo, "Energy Comparison between a Load Sensing System and Electro-Hydraulic Solutions Applied to a 9-Ton Excavator”, Energies, vol. 15, no. 7, 2022, doi: 10.3390/en15072583.
[28] Lin, W. Huang, H. Ren, S. Fu, and Q. Liu, "New compound energy regeneration system and control strategy for hybrid hydraulic excavators”, Automation in Construction, vol. 68, pp. 11-20, 2016, doi: 10.1016/j.autcon.2016.03.016.
[29] Xia, L. Quan, L. Ge, and Y. Hao, "Energy efficiency analysis of integrated drive and energy recuperation system for hydraulic excavator boom”, Energy Conversion and Management, vol. 156, pp. 680-687, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2017.11.074.
[30] Ge, L. Quan, Y. Li, X. Zhang, and J. Yang, "A novel hydraulic excavator boom driving system with high efficiency and potential energy regeneration capability”, Energy Conversion and Management, vol. 166, pp. 308-317, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2018.04.046.
[31] -X. Yu and K. K. Ahn, "Optimization of energy regeneration of hybrid hydraulic excavator boom system”, Energy Conversion and Management, vol. 183, pp. 26-34, 2019, doi: 10.1016/j.enconman.2018.12.084.
[32] Ge, Z. Dong, L. Quan, and Y. Li, "Potential energy regeneration method and its engineering applications in large-scale excavators”, Energy Conversion and Management, vol. 195, pp. 1309-1318, 2019, doi: 10.1016/j.enconman.2019.05.079.
[33] Yu, T. C. Do, Y. Park, and K. K. Ahn, "Energy saving of hybrid hydraulic excavator with innovative powertrain”, Energy Conversion and Management, vol. 244, 2021, doi: 10.1016/j.enconman.2021.114447.
[34] C. Do, D. G. Nguyen, T. D. Dang, and K. K. Ahn, "A Boom Energy Regeneration System of Hybrid Hydraulic Excavator Using Energy Conversion Components”, Actuators, vol. 10, no. 1, 2020, doi: 10.3390/act10010001.
[35] Li, C. Wang, L. Quan, Y. Hao, L. Ge, and L. Xia, "Study on energy efficiency characteristics of the heavy-duty manipulator driven by electro-hydraulic hybrid active-passive system”, Automation in Construction, vol. 125, 2021, doi: 10.1016/j.autcon.2021.103646.
[36] Li, T. Zhang, K. Wu, L. Lu, L. Lin, and H. Xu, "Design and Research on Electro-Hydraulic Drive and Energy Recovery System of the Electric Excavator Boom”, Energies, vol. 15, no. 13, 2022, doi: 10.3390/en15134757.
[37] Hao, L. Quan, S. Qiao, L. Ge, Z. Li, and B. Zhao, "Energy and Operation Characteristics of Electric Excavator With Innovative Hydraulic-Electric Dual Power Drive Boom System”, IEEE Access, vol. 11, pp. 107265-107275, 2023, doi: 10.1109/access.2023.3314338.
[38] Zhu, C. Shen, Q. He, S. Li, P. Dai, and X. Li, "Boom Potential Energy Regeneration Method for Hybrid Hydraulic Excavators”, IEEE Access, vol. 12, pp. 51450-51462, 2024, doi: 10.1109/access.2024.3386741.
[39] -X. Yu and K. K. Ahn, "Improvement of Energy Regeneration for Hydraulic Excavator Swing System”, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, vol. 7, no. 1, pp. 53-67, 2019, doi: 10.1007/s40684-019-00165-7.
[40] Huang, X. Zhang, L. Ge, and L. Quan, "Dual Source Integrated Driving for Hydraulic Excavator Swing System”, IEEE Access, vol. 9, pp. 120755-120764, 2021, doi: 10.1109/access.2021.3108796.
[41] Wang, L. Xia, L. Ge, L. Quan, J. Huang, and J. Cui, "Electro-Hydraulic Active-Passive Hybrid Drive Slewing System for Electric Shovel”, IEEE Access, vol. 12, pp. 55292-55301, 2024, doi: 10.1109/access.2024.3387321.
[42] Changsheng, H. Qinghua, T. Qijun, R. Kai, G. Jun, and Z. Daqing, "Novel control strategy for the energy recovery system of a hydraulic excavator”, International Journal of Agricultural and Biological Engineering, vol. 17, no. 2, pp. 94-101, 2024, doi: 10.25165/j.ijabe.20241702.7774.
[43] Liang, L. Quan, L. Ge, L. Xia, and C. Wang, "An Energy-Saving Scheme to Reduce Throttling Losses in Hydraulic Excavators Based on Electro-Hydraulic Energy Storage”, IEEE Access, vol. 12, pp. 125043-125056, 2024, doi: 10.1109/access.2024.3453891.
[44] Quan, L. Ge, Z. Wei, Y. W. Li, and L. Quan, "A Survey of Powertrain Technologies for Energy-Efficient Heavy-Duty Machinery”, Proceedings of the IEEE, vol. 109, no. 3, pp. 279-308, 2021, doi: 10.1109/jproc.2021.3051555.
[45] "Large Crawler Excavators", volvoce.com, 2024. [Online]. Available: https://www.volvoce.com/europe/en/products/
excavators/ec300e/ [Accessed November 19, 2024].
[46] "Large excavator HB365LC-3", komatsu.com, 2024. [Online]. Avialable: https://www.komatsu.com/en/products/excavators/large-excavators/hb365lc-3/ [Accessed November 19, 2024].
[47] "The new Hitachi ZH210-6 Hybrid Hydraulic Excavator Unveiled", hitachicm.co.uk, 2024. [Online]. Available: https://www.hitachicm.co.uk/news/the-new-hitachi-zh210-6-hybrid-hydraulic-excavator-unveiled/ [Accessed November 19, 2024].
[48] "Large Excavators 336E H Hybrid", h-cpc.cat.com, 2024. [Online]. Available: https://h-cpc.cat.com/cmms/v2?&f=product&it=product&cid=406&lid=en&sc=US&gid=291&pid=18378156&nc=1 [Accessed November 19, 2024].
[49] "Hydraulic Excavator SK210HLC", kobelco-usa.com, 2024. [Online]. Available: https://kobelco-usa.com/excavators [Accessed November 19, 2024].
[50] Cheng et al., "Opportunities and challenges of electrohydraulic control systems in the electrification era of non-road mobile machinery”, Journal of Advanced Manufacturing Science and Technology, vol. 4, no. 2, pp. 2024001-2024001, 2024, doi: 10.51393/j.jamst.2024001.
[51] Liebherr. "Liebherr Mining Goes Electric", www.liebherr.com, 2019. [Online]. Available: https://www.liebherr.com/en-int/n/liebherr-mining-goes-electric-25254-3935641 [Accessed November 19, 2024].
Xem thêm
Ẩn bớt
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
Jan 31, 2025
Download
Cách trích dẫn
Cường, Đỗ T., B. V. Trầm, Đỗ H. Tuấn, Đặng T. Dũng, N. X. Hòa, và P. T. C. Trang. “Công nghệ Thu hồi năng lượng ứng dụng Trên máy Xúc thủy lực”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 23, số p.h 1, Tháng Giêng 2025, tr 20-28, doi:10.31130/ud-jst.2025.487.

