工程機械發展呈現新趨勢 智能環保方向潛力巨大

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2015-02-10來源:慧聰工程機械綱

  中國經濟已進入中速增長和經濟轉型升級的周期,結合我國宏觀經濟的基本情況,2014年工程機械行業將承接前兩年的低速增長態勢,截至2014年11月,挖掘機械產銷量85032台,較去年同期下降18.1%,預計2014全年同比下降22%。盡管宏觀經濟下行壓力加大,但隨著國家預調微穩增長的各項政策實施,企業的經營環境將進一步改善,行業運行將呈現企穩回升勢頭,預計2016年國內市場對挖掘機的需求量將逐步提升。

  不過,作為基礎設施建設的重要機械設備,挖掘機在市場需求穩步增長的同時,也在扮演著破壞環境、消耗資源的負面角色。為了減少環境污染,目前各國政府紛紛出台政策和法規,強制各類機動車輛的排放指標,禁止排放超標的燃油車輛銷售和使用。近幾年,我國也加快出台了一系列相關的法規,並逐步與國際接軌,未來挖掘機的產品競爭必將以節能降耗為市場主題。

  在燃油標準日趨嚴苛的國際大環境下,作為國際著名的工程機械制造商,斗山工程機械在2014年順應國家環保節能趨勢,基于全球一體化研發體系以及中國本土研發中心,推出了配備智能電噴發動機的全新9C系列挖掘機,以滿足市場及政策變化所帶來的新需求。全新的斗山9C系列挖掘機,憑借貼近中國客戶的產品設計與先進的智能電噴發動機,必將成為工程機械行業2014年技術轉型發展中一股領軍力量。

  節能環保機械潛力巨大

  中國科學院近日發布的一項調查顯示,我國是全世界自然資源浪費最嚴重的國家之一,在59個接受調查的國家中排名第56位。工程機械行業作為內燃機產品除汽車行業之外的第二大使用行業,雖然工作范圍僅限于建築、礦山施工工地等,但由于其排放密度大,排放指標又劣于汽車,因此對環境的污染更為嚴重。對此,國務院辦公廳2013年初《關于加強內燃機工業節能減排的意見》中有明確要求,到2015年,節能型內燃機產品占全社會內燃機產品保有量的60%,內燃機燃油消耗率降低6%-10%。

  中國工程機械工業協會會長祁俊表示,我國是“世界上最大的建設工地”,工程建設帶動著工程機械行業飛速發展。然而,我國有關工程機械產品排放的要求一直比較寬松,這使得市場上充斥著大量高排放產品,已經成為了我國目前環境的沉重負擔。因此祁俊認為,我國節能環保工程機械行業在政策導向、市場需求雙重層面都將面臨重要機遇,2013年國家已有一系列支持環保產業發展的政策進入實施階段,預計2014年以多功能、小型化、智能電噴為代表的節能環保工程機械將帶動全行業增長率超過25%。

  據2013年度國家政府工作報告明確顯示,我國當年度節能減排目標並未完成。統計數據顯示,我國能源使用效率僅為美國的26.9%、日本的11.5%。國家《工業節能“十二五”規劃》顯示了工業節能的總體目標:到2015年,規模以上工業增加值能耗比2010年下降21%左右。國家提出的嚴格要求使得工程機械企業不得不將節能環保放到其發展戰略中的重要位置。另外,在當下新型城鎮化建設成為相當長一段時間的經濟增長源泉,將對節能環保工程機械市場的提振有相當積極的作用。

  統計數據顯示,2013年環保投資總額6000億元以上,同比增長25%,是五年計劃中投資增速最高的年度。值得注意的是,在節能環保工程裝備投資方面,2013年全年新增固定資產468.57億元,同比增長78.48%。分析人士指出,近些年來行業經濟運行情況凸顯環保裝備制造業政策導向性強,抗風險能力強的行業特性。有專家預測,為完成節能減排任務,未來5-10年工程機械行業將成為我國促進節能減排的重要板塊。

  隨著國家對于環保的重視以及石油等石化燃料價格的飛速上漲,工程機械節能環保產品也成為了工程機械企業爭奪市場的新利器。祁俊認為,走節能環保之路也是我國企業打破對外貿易壁壘的絕佳途徑。截至2011年底,我國工程機械產品每年消耗油料的費用高于全年工程機械的總產值。而目前美國、日本等市場準入門檻正不斷提高,在貿易壁壘設置中,排放標準的限制首當其沖。不過祁俊強調,由于工程機械行業節能減排難度大,較多受制于技術瓶頸、燃油質量、用戶陋習等問題,因此在加大研發力度提高適用性兼容性的同時,必須將電噴機智能化的優勢更為有效地傳播教授給終端客戶。

  圍繞智能環保做文章

  一方面在國家政策的刺激下,國內工程機械市場門檻漸高,整個工程機械行業格局爭奪也由產品經濟耐用向著智能環保方面不斷調整。各大工程機械企業也加大了技術創新投入與新品推動力度,工程機械制造廠商的一致動作也意味著整個行業向綠色、智能轉型,“節能減排、綠色環保”已經滲入到整個行業的發展中。

  另一方面,國內用戶對挖掘機械的質量要求越來越高,尤其對產品效率、油耗、維修、殘值等指標非常關注。對此斗山工程機械相關高層強調,挖掘機行業普遍采用電噴發動機替代原有直噴發動機的目的,絕不僅是提高燃油利用率降低油耗那麼簡單,之所以業界認同電噴發動機是行業未來,其更核心的意義在于圍繞電噴技術有著一系列的智能控制新技術得以應用,只有智能化控制的電噴才是達成使用成本降低的關鍵。

  為了開發出世界頂級水準的智能電噴產品,斗山工程機械集結全球技術研發力量,成立了全新的技術總部,致力于功能更完善、品質更精良以及更加環保節能的產品開發。在11月25日開幕的第七屆上海寶馬展上,斗山推出的新款9C系列產品,前后歷經3年的開發流程,采納收集了客戶的建議和評價,經過8道質量管理監測流程,集合研發、營銷、生產、服務和采購各部門的智慧和力量,並且經過客戶在實際工況下反復驗証,才得以成功推出。

  其中專為中國中小型礦山、大型土方工程客戶設計的DX340LC-9C,采用斗山DL08高壓共軌電噴發動機,設計目標為提高速度、提高耐久性,改善油耗及性能,確保高效工作的同時為客戶降低油耗。此外9C系列DX380LC-9C/DX420LC-9C/DX500LC-9C/DX520LC-9C等機型,也采用了國際領先的斯堪尼亞(Scania)電噴發動機,具有高燃油效率、低油耗和耐久性等特點,也使9C系列在工作性能和環保節能雙方面的優勢明顯,符合國家對工程機械行業嚴格管理節能減排要求的同時,也為客戶提供了在礦山和大型土建工程中的強力設備。

  而斗山針對9C系列采取的是EPOS系統SPC模式的綜合智能匹配方案,根據實際作業工況可自由選擇功率模式(P),標準模式(S),經濟模式(E),同時通過自動怠速及主泵流量和液壓系統壓力智能控制,實現低油耗、高性能和可靠性的平衡統一。EPOS系統SPC模式的組合,能夠智能感知實際使用工況負荷,自動調節發動機轉速和主泵扭矩,在滿足作業效率的同時實現更低油耗並有效降低故障幾率。

  有行業數據顯示,工程機械將近40%的故障來自液壓系統,15%左右的故障來自發動機。采用智能電噴技術后,可顯著提高發動機功率的利用率,減少液壓系統功率損失,使動力系統與負載所需功率更好地匹配,降低了發動機和液壓元件的工作強度,從而整體上提高了設備在長時間使用中的可靠性。

  對此斗山相關研發人員給出具體解釋,從國內市場外發展狀況來看,電噴挖掘機智能控制技術主要有以下發展趨勢。首先是電子控制更加智能化,這種智能化主要體現在以下幾個方面。首先,計算機能夠自動監測液壓系統和柴油機的運行參數,如壓力、柴油機轉速等,並能根據這些參數自動控制整個挖掘機動力系統運行在高效節能狀態。其次,能夠完成一些半自動操作,如平地、斜坡的修整等,對司機的熟練程度要求降低,但工作質量卻能夠得到大幅度提高。第三,能夠根據監測到的運行參數進行故障診斷,便于挖掘機的維護。這些功能的出現,使挖掘機性能得以大幅度提高。

  其次就是柴油機的電噴控制,在傳統的機械調速柴油機上,噴油泵的循環供油量、噴油提前角等都受到轉速影響,使柴油機性能難以進一步提高。在柴油機上應用電噴控制后,可以使泵的循環供油量和噴油提前角不再受轉速的影響,從而使挖掘機能夠一直工作在最佳狀態,而且加快了響應速度。開發柴油機電噴控制器是提高挖掘機節能性的一個重要環節。

  直噴式發動機和電噴式發動機是目前工程機械設備中常用的2種發動機類型。它們各有不同的工作原理和特點。從原理來講,直噴式發動機是采用機械聯動方式控制噴油的時間和噴油量,主要通過高壓油泵來加壓柴油,然后由機械式噴霧油嘴來霧化柴油。直噴發動機,其特點是機械控制噴油器的噴油時間和噴油量,噴油的壓力小,霧化效果較差。

  電噴式發動機分為單體泵式、電噴噴油器式,以及電控高壓共軌式幾種形式。就我們常見的柴油發動機來說,主要是以高壓共軌技術為主。高壓共軌技術,是由高壓油泵加壓后形成高壓蓄能軌,通過電腦ECU來控制噴油器上的電磁閥,根據各種傳感器信號控制電磁閥的開啟,以實現調節噴油時間和噴油量,甚至還能實現分段噴射,從而使柴油達到最佳的燃燒效果。電噴發動機是由電腦控制噴油器噴油的時間和噴油量,噴油壓力大,霧化效果明顯。

  對于電噴式發動機來說,發動機油門開度的電子控制已經不再是直噴式的人工開關選擇簡單控制,它通過電腦ECU要充分了解發動機的特性和挖掘機工作時的負荷情況,進行智能化分析,並采用自動化控制,依靠軟件來實現絕大部分功能。然后,再經過控制器分析處理,給油門驅動馬達發出相應的控制信號,從而進行油門開度的控制操作。

  此外柴油機共軌式電控燃油噴射技術則是近年來比較先進的技術,其克服了傳統柴油機的主要缺陷。共軌式電控燃油噴射技術的核心,是在高壓油泵、壓力傳感器、電腦控制單元(ECU)組成的封閉環境中,把噴射壓力的產生和噴射過程完全分開的一種供油方式。簡單的說,是高壓油泵把高壓燃油送入油軌,油軌中始終有恆定壓力值,電腦控制單元ECU會根據負荷轉速等信號確定應有的噴射壓力和噴油時刻,從而控制噴油器的開啟。高壓共軌噴射系統的特點是可以自由控制噴油量、壓力值,以及自由控制噴油速率(速度)、噴油的正確時間。通過對公共供油管內的油壓實現精確控制,使得高壓油管壓力大小與發動機的實際轉速無關,可以大幅度減小柴油機供油壓力隨發動機轉速的變化,因此也就減少了傳統柴油機的缺陷。

  電噴機的另一個技術優勢就是可變參數控制,為使挖掘機更好地適應各種工況下的負載要求,動力系統內部一些控制元件的設定參數將不再是固定值,而是能隨著挖掘機具體工作狀況而改變。例如,在日立建機生產的EX系列挖掘機上,負荷傳感閥上的壓力補償器設定壓差就能隨工作狀況而改變,增強了挖掘機工作時的適應性。可以預測,在將來的挖掘機動力系統中,將會有更多的控制參數可以調節,從而使挖掘機工作效率更高、操縱更容易。

  同時,現場總線技術和嵌入式系統將大量應用,也隨著電噴式挖掘機“智能化”程度的提高,各種傳感器、控制器將遍布挖掘機各處,這將導致挖掘機內部充斥各種導線、接頭,使控制系統變得復雜、可靠性降低。解決這一問題的方法是采用現場總線,用一條串行線將所有的傳感器、控制器和執行器連接起來,在保証系統具有強大功能的同時,具有簡單的結構和高可靠性。

  除了與微電腦技術充分整合使機器變得更智能外,電噴式挖掘機在日常維修保養方面,用戶的實際體驗也大不相同,直噴式柴油發動機的日常維修保養費用低,發動機工作時產生的扭矩較大,動力強勁,適合中國的普通用戶(可用油品較差的柴油)。但其缺點也很明顯,由于國內油品普遍不高,柴油供油異常容易導致汽缸內積碳增多,功率下降、發動機轉速降低和不易打火啟動等情況十分常見。電噴式柴油發動機能夠做到和液壓系統良好的匹配,缺點是對柴油油品質量要求很高,后期保養費用相對直噴式發動機的產品要更大,並且損壞嚴重的部件需要廠家進行維修(個人、小工廠不容易修復)。

  顯然,隨著機電一體化技術在工程機械上的廣泛應用,智能化已經成為工程機械的一種發展趨勢。主機制造商在凸顯自身電噴技術的同時,也非常注重挖掘機的信息化研究、故障記錄及診斷系統。在這方面做得比較突出的如斗山,采取了TMS遠程故障診斷與分析系統,提供多種模式的故障判讀與解決方式,可通過遠程的故障診斷系統,實時的對整機的狀態進行監控,並及時與機主或者操作手聯系,保養或者排除故障,而其售后的技術人員還配有手持式的終端,通過手持終端與整機的控制系統聯接后,下載所有的故障數據,進行離線分析,了解整機狀態,提供合理的建議及解決方案。

  電噴機在國內增長空間廣闊

  盡管節能環保機械市場潛力巨大,國內外主要工程機械制造商也都紛紛圍繞智能環保電噴機大做文章,但是也有業內專家提醒,目前國內市場的智能電噴機大部分都還停留在產品推廣層面上,一份由第三方市場機構統計的數據清楚顯示,2014年1-6月份國內前五大主力品牌挖掘機(履帶式)共計銷售了26049台,其中直噴式挖掘機占比約為71%,而電噴式挖掘機僅占29%的比例。從銷售數據來看,市場中新購機用戶仍舊傾向于直噴式挖掘機。

  盡管在工程機械行業中采用電噴式柴油發動機的產品能夠達到環保節能的效果,並獲得較高的動力經濟性能,但為什麼市場實際購買數據來看,新購電噴和直噴挖機的比率僅為3:7。顯然,有不少廠商已經推出並銷售了配有電噴式發動機的挖掘機,但是此類產品在國內仍然沒有形成規模化市場,尤其是用戶難以接受電噴式發動機對油品質量的嚴苛要求。那麼,除了油品的原因,電噴發動機的挖機在國內遲遲打開不開局面的其它原因是什麼?

  首先,最大的原因是國內用戶相對陳舊的操作習慣,國內的絕大部分熟練機手還是習慣于駕駛配有直噴式發動機的挖掘機,對設備的保養、日常維護不夠重視,做不到每天堅持對設備進行檢查,以及對柴油粗、細濾芯的排水和定期更換。甚至為了省錢去購買副廠件(或偽劣濾芯),就會導致噴油器和高壓油泵產生磨損。其次油耗問題也是用戶考慮的關鍵,由于電噴式發動機的挖掘機單位時間挖掘效率高,但單純看每小時的油耗,電噴式發動機的設備可能就高于直噴式發動機的設備。並且,直噴式發動機的配件便宜,維修容易,而電噴式發動機需要廠家/售后專門維修,維修成本高。養活電噴式發動機設備的耐心程度要遠遠大于直噴式發動機設備,用戶不易接受。再者,整機制造成本高居不下,用戶不易接受。比如說,國內市場的主流挖掘機品牌中,能夠自己研發電噴式發動機並使用的品牌屈指可數,在核心生產成本無法控制的情況下,采用電噴式發動機的挖掘機,會造成整機制造成本的大幅提高,繼而會影響到產品的市場定價,從而帶來的用戶接受程度的未知。此外,市場聲譽問題也給用戶造成心理影響,早先配有電噴式發動機的挖掘機剛剛推出時,曾出現過大面積的故障(油品導致),造成用戶心理陰影,望而生畏。

  對此,一位常年在新疆礦山進行作業的挖掘機老用戶已經率先試用了斗山最新推向市場的9C系列挖機,他發表了自己的一些看法,對于早期市場中電噴機大范圍的噴油嘴問題,他認為這個應該屬于產品設計缺陷,后期新品在同樣使用環境下該故障已不再出現。對加油環境太臟、加的油太臟、濾芯質量不合格等問題,他指出,有人說在油箱口放三層細紗布,又多加了兩道國產濾芯,這樣油就干凈了。可按照他的實際經驗,細紗布的過濾值在50微米以上,國產差一些的濾芯過濾精度在20微米以上,而品牌正品濾芯過濾精度能達到4微米左右,這個通過購買正品濾芯獲得的油品保障,絕對是紗布等山寨手段不可比擬的。

  關于小加油站的油能不能加這個問題,這位挖機老用戶指出,即便是國有石油供應商,油到底是不是合格,酸、堿、硫、水、雜質、膠脂、什麼十六烷值等等都沒法去檢測,如果真是有細小的雜質、膠脂和水導致噴油嘴堵塞也沒辦法。“我們誰也保証不了買到的油和濾芯絕對沒問題,但是我們可以自己先把柴油過濾再加入油箱。中國生產濾油機的廠家很多,就拿液壓油濾油機來說最高精度已達到零點一微米,這種小型大約四千元左右,還可配加吸水和強磁。”

  對于電噴挖掘機費油、直噴挖掘機省油的問題,這位挖機老用戶認為,電噴挖掘機是新技術代表著節能環保,挖機在猛給油時電噴車排氣管真的看不到黑湮,直噴挖掘機確有。那麼電噴挖掘機所多消耗的燃油是變成動力還是白白消耗呢,同一型號挖機電噴動作與力量和直噴動作與力量是一樣嗎?如果效率提高與多耗燃油成正比,那就不能說電噴比直噴挖掘機費油。

  對于電噴機的市場接受問題,多數用戶的共識是,顯然電噴挖掘機系列是一種趨勢,相信在不久的將來,一定會有較成熟的技術來妥善解決以上諸多的兼容性問題。但是作為挖掘機生產廠商,也一定要尊重中國的具體國情,不能簡單用在歐美日本等發達國家很受歡迎的產品直接照搬到中國,畢竟國情有較大不同。而國產品牌挖掘機廠商,更是不能輕易跟風上馬“電噴”項目,而是應該在國內客戶對直噴信賴有加的大環境下,生產出適合中國挖掘機用戶的“皮實,耐用”的挖掘機產品。

  在中國,無疑是各種本土元素導致直噴式發動機設備依舊暢銷。綜上所述,可見油品問題並不是阻擋配有電噴式發動機的挖掘機主要原因,而用戶習慣、實際工況、維修保養費用等綜合起來才是真正讓用戶對電噴發動機產品望而生畏的原因。這需要主機廠商要盡可能使電噴發動機在挖掘機上獲得可靠、便捷的使用,加強用戶的培訓、改善用戶習慣,避免用戶不規范使用。路漫漫其修遠兮,從長遠來看配備電噴式發送機的產品終究會成為市場的主流,但需要廠家、用戶,以及油品等因素來共同推動。

  節能環保是挖掘機的未來

  放眼世界,海外發達國家對工程機械產品的節能減排市場準入門檻正在大步提高,這對我國工程機械產品出口來說,是一個巨大的挑戰。目前一些國際一流企業已經將節能減排作為一項企業戰略與習慣融入到了在華的日常經營流程中,有的甚至成為了企業融入中國市場的文化元素之一。因此,有識之士提醒,我國工程機械制造企業在圍繞電噴技術展開的新一輪產品節能減排競爭上不能再落于人后了。

  對此,斗山工程機械相關人士也承認,過去用戶在選購挖掘機的時候,最注重的兩大因素是什麼?質量和價格!不過隨著近幾年來,政府逐步明確加強節能減排工作的重要性和緊迫性,挖掘機行業的競爭越來越劇烈,設備商除了在鞏固傳統兩大因素的領先優勢以外,是否節能環保,也成為彼此之間拉大競爭的重磅砝碼!在11月25日開幕的第七屆上海bauma展上,作為全球領先的工程機械制造商,斗山工程機械推出了具備智能電噴核心技術的9C系列節能環保新產品及相關應用方案。

  斗山工程機械高層認為,從目前國內工程機械行業的發展趨勢來看,節能環保是未來行業發展的必然方向。首先,政府將逐步明確加強節能減排工作的重要性和緊迫性,而相應的工程機械設備必須要求達到國家對應排放標準。因為對于用戶來說,一台工程機械設備的使用年限較長,而國家在節能減排方面的政策卻在逐步收緊,未來一段時期內,能否適應越來越嚴格的排放標準,則關系到設備是否能夠繼續使用的問題。在這一過程中,節能環保型挖掘機由于其在節能減排方面優勢凸顯,將逐步受到用戶青睞。其次,節能環保型挖掘機的普遍采用,所產生的社會效益明顯,這也將成為國家優先鼓勵發展的品種。根據中投顧問產業研究中心數據顯示,如果國內每挖掘機耗油量降低10%的話,每年就可以節省超過22億元的開支,經濟效益顯著。此外,積極發展節能環保型的挖掘機,不僅僅經濟效益顯著,也為以后二手挖掘機的交易留下較為廣闊的空間。目前,我國是市場上最大的二手挖掘機進口國,而日本是世界上最大的二手挖掘機出口國,在日本所出口的挖掘機中,超過20%的設備排放標準不達標,被禁止進入我國市場,而在20%排放標準不達標的挖掘機中,極少見到有節能環保型的挖掘機。

  對此那位試用過斗山9C系列新機的新疆老用戶也表示,其實作為客戶的需求很簡單直接,最看重的就是“性價比、油耗低、維修方便”,而斗山的設備恰恰符合了這些關鍵的需求,斗山每一款產品的推陳出新,核心訴求都是令新技術最大化地為客戶所用,這是“以客戶為中心”原則的最好體現。只要斗山始終有一顆為客戶誠摯服務的心,不斷生產符合客戶及市場需求的設備,幫助客戶在新設備上切實嘗到甜頭得到好處,力求客戶價值最大化,那麼斗山的產品一定能夠大賣!

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