三一重工：海量实验数据描绘出节能版图

——第十二届中国专利金奖"一种混凝土输送泵的节能控制方法"研发侧记

编者按：

2010年11月13日，第十二届中国专利奖颁奖大会在京隆重举行。对于所有获奖的专利权人来说，这都是难忘的一天。就在这一天，他们登上了我国知识产权领域的最高领奖台。然而，这些发明是如何被创造出来的？在这些专利的背后又有着哪些鲜为人知的故事？本版特开设“专利金奖背后的故事”专栏，选取部分第十二届中国专利金奖获奖项目，与读者一起走近这些专利，分享专利创造过程中那一段段令人难忘的故事。

福特公司的创始人亨利·福特曾说：如果我当年问我的客户们想要什么，他们一定会告诉我“一匹更快的马”。

用这句话来比喻三一重工股份有限公司（下称三一重工）在节能混凝土输送泵上所获得的成果相当贴切。三一重工总裁助理、三一重工研究总院副院长刘永红在接受中国知识产权报记者采访时介绍，在节能混凝土输送泵被创造出来之前，并没有听到过客户对于混凝土泵不节能方面的抱怨，“大家可能觉得，混凝土机械就应该是这个样子，发出‘轰轰’的巨响，费油、费电。”然而，第十二届中国专利金奖项目“一种混凝土输送泵的节能控制方法”发明专利的出现，却彻底改变了他们的看法。实践中发现创新点

三一重工的工程师们在调研中发现了资源浪费对企业运行成本的影响：混凝土输送泵在工作时，无论负载多少，发动机都在以最大输出功率、最高转速点工作，多余的能量都被液压系统消耗掉了。这种系统的优点是简单、可靠，缺点是给用户造成了巨大的浪费。

刘永红表示：“这就好像一个总是开到最大的水龙头，不管你是要一杯水还是一桶水，它流量都那么大。要是只接一杯水，其余的大部分就被浪费掉了。”

三一重工的工程师们决定改变这个状况。他们要掌握发动机的工作情况，制造出一套可以根据负载情况进行输出功率自适应调节的控制系统。

但是，研发阻力非常大。刘永红表示：“我们的发动机是买来的，液压泵是买来的，自己做的是控制系统。要做好节能，我们必须了解发动机内部的工作方式，但是发动机厂商不提供这些数据。”

据了解，很多工程机械的发动机没有变速的概念，从被制造出来开始，就是“一根筋”地匀速运行。既然没有唾手可得的数据，三一重工的工程师们就到全国各地的工地上去，从工作中的发动机上进行数据采集。刘永红告诉记者，他们最终完成的混凝土泵全工况载荷谱，是经过数百次的现场实验，采集分析了几百万组数据才得来的。

整个实验过程非常漫长，细节也非常复杂。刘永红介绍：“由于发动机在不同海拔高度、不同气温、不同气候条件下的运行情况都各不相同，所以我们的工程师北到哈尔滨，南到海南，东到上海、江浙地区，西到乌鲁木齐，几乎跑遍了整个中国，测试了各种条件下的混凝土泵发动机工况数据。”

在哈尔滨进行测试时，气温只有零下20多度，机器可以在保温状况下运行，但工程师们却要在露天工作，监视发动机的工作状况；在西北地区的沙漠里，气候干燥，风沙漫天，水源稀缺，工程师们几天几夜无法洗澡，浑身都是沙尘。

就是在这样艰苦的条件下，三一重工的工程师们测得了数以百万计的数据。经过细致而艰苦的数据整理与分析，他们从这中找到了发动机和液压泵马达工作的规律，形成了一套三一重工自己的节能控制理论。值得一提的是，除了混凝土机械之外，这套节能控制理论还可以应用在其他工程机械上。

“我们这套技术的创新点不是来源于理论，而是在实践中提取出来的。”刘永红介绍，实际上关于节能控制有很多分散的理论，但是真正把他们集成在产品上，并且有庞大、翔实的技术数据做支撑，这还是第一次。

最终，三一重工的工程师们开发出了能对功率进行自适应调节的节能控制方法，并形成了核心专利“一种混凝土输送泵的节能控制方法”。该技术可以实时采集整机的负载情况，使输出功率能够随着负载工况的变化进行调整，通过调节发动机与液压系统实现节能，节油率最高可达40%。改造中推广新专利。

然而，在这项专利技术刚开始实施的时候，很多客户并不“买帐”，他们认为混凝土机械就应该发出巨大的轰鸣声，每天都用掉很多油。因此，当发现三一重工的新混凝土输送泵的声音比以前“轻柔”许多时，有的客户疑惑地跑来问，是不是机器有什么问题，怎么显得“没劲儿”了？

当节能混凝土泵被研发出来之后，三一重工首先做的不是推广销售新产品，而是派工程师改装老客户的机械。刘永红说，老客户的认可对于这项技术的推广至关重要。通过对比，他们最能直观地看到新技术带来的好处。“以前一天加2箱油，现在两天加3箱油。财务数据可以直观的反映出成本的变化，省下来的钱能实实在在地看到。所以，后来的客户都主动提出要这种节能型的混凝土泵。”刘永红表示。

三一重工用3年时间对2072台已售出的老旧泵车进行了节能改造。若以20%的平均节油率计算，这些改造后的泵车3年中可节省柴油18.64万吨；按照每吨柴油6300元计算，三一重工为施工单位节省了11.75亿元的燃油成本。除了节能、节约成本之外，由于提高了输出效率，混凝土机械设备的寿命还得到了延长。三一重工因此收到了不少客户赠送的锦旗、感谢信，感谢他们为客户降低了成本。

“我们要求三一重工的所有关键研发人员，每年至少对客户进行4次现场考察，及时发现问题，及时解决。”刘永红介绍。

虽然直接询问用户的需求，用户只会说“一匹更快的马”。但是，三一重工从客户需求出发，以客户的视角去观察、发现，最终产生了混凝土机械中划时代的“福特汽车”，也产生了这个为企业带来巨大经济效益、被客户交口称赞的专利金奖项目。