丹佛斯数字位移技术提高挖掘机效率的4种方式

丹佛斯几年来一直在开发和测试其数字位移技术。该公司认为Digital Displacement是提高重型设备效率的可行方法。这些效率的提高也将有助于减少排放，这对客户来说正变得越来越重要。

液压系统是许多机器设计的重要组成部分，即使它们变得更加混合和电气化。丹佛斯动力解决方案产品组合和营销总监Alasdair Robertson表示，尽管液压在电力方面有好处，但也有许多与之相关的低效率问题，随着电气化的增加，这些问题会受到更多的审查。

他在最近的POWERtalk虚拟活动中表示:“通过Digital Displacement技术，我们创造了一种技术，可以解决泵上的这些损失，并为液压动力的产生带来新的能力。”“(我们可以)在系统层面上节省大量资金，不管主要推动力是什么。”

丹佛斯数字排量泵(DDP)允许直接实时控制泵内的每个气缸。Robertson表示，控制器是不可或缺的，因为它包含了用于确定所有DDP功能的软件。泵上的传感器提供出口压力、轴转速和曲轴箱温度的反馈。控制器接受这些输入以及机器用户的需求，并将其转换为阀门驱动脉冲流。

Digital Displacement允许独立控制每个阀门，Robertson表示，这为液压领域带来了新的功能。他说:“这在液压领域是一个独特的机会，它不仅可以有效地创造液压动力，而且还可以为创建利用这些独特功能的新系统架构提供一个独特的平台。”

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虽然该公司认为该技术对许多类型的重型设备都有好处，但它认为，特别是挖掘机，通过使用其DDP，能够实现效率的提高。丹佛斯已经完成的研究发现，挖掘机上的液压系统的整体效率可以达到30%。

丹佛斯动力解决方案研发部高级总监Niall Caldwell表示，丹佛斯研究了挖掘机的传统液压系统，发现它们的整体效率为30%。这留下了很大的改进空间，丹佛斯相信使用DDP可以实现这一目标。Caldwell表示，DDP可以提供四个主要好处，以帮助提高液压系统以及整体机器的效率。

Niall Caldwell在丹佛斯的POWERtalk活动中解释了当前挖掘机液压系统的许多低效之处。 丹佛斯电力解决方案

1.更好的泵效率

Caldwell表示，由于DDP是一种全新的数字泵，它的工作原理完全不同。他说:“你可以简单地把模拟泵拿出来，然后把数字泵装进去，这样就可以大大节省成本。”

丹佛斯将其DDP与轴向柱塞泵进行了基准测试，该公司发现DDP在全排量运行时效率非常高。Caldwell表示，丹佛斯测试的最大收获是泵的部分负载效率。即使在排量为20%的情况下，DDP的整体效率也达到了90%。这相当于系统产生的热量更少，因此能量损失更少。“很难想象仅仅通过一个组件选择决策就能产生更大的影响。”

他指出，机器的所有功能都保持不变，用户体验和操作界面也是如此。该泵也适用于与传统泵相同的空间，这可以使oem在设计设备时受益。

2.提高系统效率

Caldwell表示，Digital Displacement不仅仅是一个泵，而是一个完整的系统，它由DDP的独特功能实现。“我们可以设计出多个独立的流体出口，”他说。“它们都包含在一个实体中，都由一个控制器控制，但它们都可以做不同的事情。” DDP096的多插座版本预计将于2021年上市。 丹佛斯电力解决方案

每个出口都可以实时地做不同的事情，以毫秒为单位改变它们的功能。Caldwell解释说，一个可以进行压力控制，另一个可以进行不同类型的控制动作，还有一个可以完全闲置。“所有这些功能都由具有主扭矩限制的单个控制器协调，因此发动机扭矩得到尊重。”

出口可以与数字阀相结合，允许流量分配在液压系统中需要的地方;如果某一部分比另一部分需要的多，它可以相应地控制流量。这有助于确保有效地产生流量，并消除系统中的节流现象。Caldwell说:“我们实际上可以消除一些液压系统的节流损失，在遥远的未来，这是我们想要实现数字位移的全部潜力。”

3.数字泵控制

事实上，泵是数字化的，它的核心可以提供许多好处。由于完全由软件控制，泵及其功能可以针对特定应用进行更改和配置。Caldwell表示，该软件可以确定泵在任何时候的工作状态。这有助于提供可预测和准确的输出。

他说:“这意味着泵的作用本质上是确定的，当你考虑控制系统，特别是自动化时，这是一个非常理想的特性。”

DDP还可以非常准确和快速地限制其输出扭矩，Caldwell说，这使得它有可能达到并保持发动机的扭矩限制。他解释说:“事实上，我们可以获得如此良好的响应速度和如此精确的控制，以至于我们可以简单地通过泵来管理发动机转速，这意味着发动机在占空比的某些阶段始终以全扭矩运行。”“泵的工作是控制发动机转速，因为这是发动机所看到的负荷。这样我们就可以最大限度地发挥引擎提供的动力。”

此外，根据转速的不同，DDP的响应速度比大多数液压系统都要快。Caldwell指出，响应速度也可以与其他系统活动协调。

他将其等同于电动机及其响应能力。电动机及其逆变器也是软件驱动，使所有参数都能精确控制。“它将液压泵带入了电气工程师所期望的世界，”Caldwell说。“当我们展望电气化时，这真的是革命性的。”

多种控制功能和改变单个输出功能的能力为系统工程师提供了以不同方式和不同占空比模式使用泵功能的机会。

DDP的内置软件模块可以使用丹佛斯PLUS+1技术．泵上的CAN接口允许通过CANbus协议与丹佛斯控制器或OEM自己的控制器进行通信。

从所有这些方面来看，原始设备制造商有很多好处。首先是利用基于模型的设计的能力，考德威尔说，这是“越来越复杂的非公路系统将如何设计和开发”的未来。他说，DDP与基于模式的设计方法非常兼容，后者用于更容易、更快速地构思和验证更复杂的设计。

他说，通过使用软件来设置泵的参数，不再需要像传统模拟泵那样手动设置参数。可以快速做出更改，加快整个设计过程。这对于开发电力设备的工程团队尤其有用。“这台机器会告诉你它在做什么。它告诉你它产生了多少液体，它的压力是多少，它承受了多大的扭矩。因此，它确实是整个飞行器控制系统的一个积极部分。”

DDP也可以在自动化系统中发挥重要作用。考德威尔说，如果你要将某件事自动化，你需要可预测的组件，它们会按照指令行事，并在完成任务后告诉你。他说:“自动化确实依赖于系统组件的确定性，这正是Digital Displacement所支持的。”“在未来，我们认为实现自动化将变得越来越重要。”

丹佛斯继续测试其数字排量泵技术在挖掘机中的应用，以评估潜在的效率和生产力可能的提高。 丹佛斯电力解决方案

4.高效能量回收

当挖掘机吊臂下降或摆动时，有损失的能量可以回收和使用。考德威尔表示，丹佛斯已经在苏格兰爱丁堡的工厂展示了在使用DDP时，这种能源可以被收集并重新投入使用的效率。

他说，到目前为止，该公司从测试中获得的结果令人鼓舞。在整个挖掘机臂架移动周期中，整体效率达到87%。Caldwell说:“这在液压系统中是闻所未闻的，在未来，这将是一个真正的推动者，我们认为数字位移可以实现50%以上的改进。”

丹佛斯正在努力将所有这些优势结合在一起，为重型设备市场提供泵。目前，该公司正在开发和测试三种型号，它们正处于设计过程的不同阶段。其中两款车型已经与公司和OEM客户进行了广泛的测试。该公司在11月宣布了这一计划计划在2021年将首批DDP设计推向市场．

在丹佛斯最近的POWERtalk活动上，Niall Caldwell解释了目前正在开发的DDP技术的各种版本和优点。 丹佛斯电力解决方案

每个模型都建立在前一个模型的基础上，以提供更多的好处，满足oem的各种需求。对于目前处于测试阶段的第三种型号，Caldwell说丹佛斯正在为DDP设计一种新的尺寸和结构，使其能够在更大的机器上使用。

到目前为止，该泵已经显示出高水平的燃油节省以及生产力的提高。这将帮助终端用户降低燃料成本，同时有可能增加他们每天的工作量。效率的提高还等同于其他好处，包括减少排放和缩小机器动力系统的潜力不管是引擎还是电池．

总体而言，丹佛斯相信其DDP技术将对重型设备行业非常有利。