淺談施工升降機(jī)的節(jié)能與安全

王俊彤，王彥濤

(天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，天津 310192)

在我國由于資源和能源的巨大壓力，節(jié)約能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大勢。2009年修訂的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》和《節(jié)約能源法》都強(qiáng)調(diào)了特種設(shè)備的節(jié)能。施工升降機(jī)是特種設(shè)備的一種，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必不可缺的建筑施工設(shè)備。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)對各種施工升降機(jī)的需求量也隨之急劇上升。施工升降機(jī)的電源直接由供電網(wǎng)絡(luò)供電，隨著節(jié)能意識的不斷提高和國家相關(guān)法令的激勵與懲罰，鋼鐵和能源價(jià)格的不斷上漲，以及激烈的市場競爭，節(jié)能型施工升降機(jī)將是未來發(fā)展的趨勢。

1 變頻技術(shù)的應(yīng)用

施工升降機(jī)采用的都是鼠籠式異步電動機(jī)，啟制動頻繁，如果直接拖動沖擊力很大，對結(jié)構(gòu)和齒輪齒條的破壞嚴(yán)重。20世紀(jì)末，交流變頻技術(shù)的發(fā)展日趨成熟。交流變頻調(diào)速的對象是鼠籠式異步電動機(jī)，具有調(diào)速平穩(wěn)、成本低、維護(hù)便利、調(diào)速性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，變頻器自身可提供無功電流，具有很高的功率因數(shù)，對電網(wǎng)的沖擊很小，所以大量的起重機(jī)械采用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。如果施工升降機(jī)采用變頻技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)速度的無級升高和降低，達(dá)到平穩(wěn)起步和停層目的，而且能改善施工升降機(jī)的使用狀況，并提高使用壽命、就位準(zhǔn)確度和安全保護(hù)裝置的精度，減小機(jī)械沖擊，消除共振，改善動剛度，降低事故發(fā)生概率等。另外使用變頻技術(shù)的施工升降機(jī)可以報(bào)告故障部位，實(shí)現(xiàn)GPS遠(yuǎn)程服務(wù)。

現(xiàn)在只有少數(shù)中高速施工升降機(jī)采用了變頻技術(shù)，而大量的低速施工升降機(jī)采用的都是直接拖動，如果采用變頻技術(shù)將會節(jié)約大量能源，若研發(fā)專用變頻調(diào)速系統(tǒng)，則節(jié)能效果更好。在2012年下半年，廣州金龍推出了一款采用變頻拖動的升降速度為46m/min、額定載重量為2 000kg的SC型施工升降機(jī)，驅(qū)動電機(jī)總功率僅為2×11kW，使用效果非常好，而且價(jià)格比普通型略高。如果升降速度為46m/min、額定載重量為2000kg的SC型施工升降機(jī)，而采用傳統(tǒng)的驅(qū)動方式，驅(qū)動電機(jī)總功率需3×15kW，由此可以看出節(jié)能效果還是非常明顯。

自2008年以來，國內(nèi)新增施工升降機(jī)中使用變頻技術(shù)的數(shù)量在逐年增加，但與國際先進(jìn)國家相比還有很大差距。2012年國內(nèi)某專業(yè)生產(chǎn)施工升降機(jī)的廠家，內(nèi)銷施工升降機(jī)中采用變頻技術(shù)的比例是12%，外銷施工升降機(jī)中，采用變頻技術(shù)的比例是97%。要趕上國際先進(jìn)水平，還需要提高全體從業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)水平和節(jié)能理念，要有國家長遠(yuǎn)發(fā)展的全局觀念。

2 采用曳引驅(qū)動方式

1）可減小電機(jī)功率 現(xiàn)在市場中，采用傳統(tǒng)驅(qū)動方式的施工升降機(jī)，升降速度不大于38m/min、額定載重量為2 000kg的SC型，所需要的驅(qū)動電機(jī)總功率是3×11kW；同樣參數(shù)的SCD型，所需要的驅(qū)動電機(jī)總功率是2×11kW；而曳引驅(qū)動的施工升降機(jī)，所需要的驅(qū)動電機(jī)總功率僅是1×11kW。由此可以看出采用曳引驅(qū)動可大幅度減小電機(jī)總功率，減少電機(jī)個(gè)數(shù)。

2）可提高安全性 曳引驅(qū)動是靠曳引輪與連接吊籠和對重的多根鋼絲繩之間的摩擦力，通過電機(jī)帶動曳引輪轉(zhuǎn)動使吊籠上下運(yùn)動。一旦施工升降機(jī)出現(xiàn)沖頂或蹲底現(xiàn)象，曳引力就會失去，曳引輪會空轉(zhuǎn)，吊籠就不能再上升或下降，也就不會發(fā)生施工升降機(jī)吊籠或?qū)χ貨_出立柱的安全事故。另外再通過一些安全開關(guān)配合，更加確保施工升降機(jī)運(yùn)行安全。現(xiàn)在使用的大多是強(qiáng)制性施工升降機(jī)，例如SC和SCD型施工升降機(jī)，是導(dǎo)軌側(cè)面固定齒條，電機(jī)在吊籠頂部或內(nèi)部驅(qū)動齒輪咬合齒條上下運(yùn)行，一旦出現(xiàn)故障，施工升降機(jī)會一直沖出導(dǎo)軌發(fā)生危險(xiǎn)；卷揚(yáng)式SS型施工升降機(jī)，是卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩強(qiáng)制吊籠在導(dǎo)軌上運(yùn)動，一旦發(fā)生鋼絲繩斷裂，吊籠就會自由下落產(chǎn)生危險(xiǎn)，由此引發(fā)的安全事故也時(shí)有發(fā)生，而曳引施工升降機(jī)則不會有這種情況。

3）可以減輕運(yùn)動部分的重量 采用曳引驅(qū)動方式后，驅(qū)動裝置布置在導(dǎo)軌的頂端，吊籠上不再有驅(qū)動板和驅(qū)動裝置，從而減輕了吊籠側(cè)自重，也減輕了對重的重量。

4）可以取消隨行電纜系統(tǒng)采用無線遙控 曳引驅(qū)動的施工升降機(jī)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)布置在導(dǎo)軌的頂端，吊籠上無需配置動力電源，這樣就可以取消隨行電纜系統(tǒng)，采用無線遙控，能簡化結(jié)構(gòu)、節(jié)約成本、減少故障，實(shí)現(xiàn)隨行和任何位置操作。

5）可以降低噪音和能量損耗 采用曳引驅(qū)動后，每個(gè)吊籠的驅(qū)動電機(jī)由多個(gè)減至1個(gè)，而且電機(jī)布置在導(dǎo)軌的頂端，這樣就大幅降低了吊籠內(nèi)的噪音，同時(shí)避免了由于多個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動時(shí)的不同步引起的能量損耗。

3 新材料和新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

我國現(xiàn)在使用的施工升降機(jī)吊籠的材料多采用Q235，Q345、輕合金鋼、高分子材料和高強(qiáng)度鋼應(yīng)用很少，建議多采用一些新材料，這樣能節(jié)省材料，減輕自重。

施工升降機(jī)吊為便于籠門開啟，多使用配重鐵，如改為彈簧，既可以簡化結(jié)構(gòu)，又可以減輕自重，降低噪音；使用安全滑觸線代替隨行電纜供電，隨標(biāo)準(zhǔn)節(jié)自行加高，可避免發(fā)生電纜斷裂事故，減輕隨行載荷，提升安全性；采用高壓供電，減少供電能量損耗；增加遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)，如GPS衛(wèi)星定位、自動故障報(bào)警等。

4 能量回饋或儲存

顯而易見，施工升降機(jī)工作過程中的勢能是一種對環(huán)境無任何污染的綠色能源，回收由勢能轉(zhuǎn)換的電能對未來社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要意義。目前已有公司能提供能量回饋系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可將重力勢能轉(zhuǎn)換為電能，并回饋到電網(wǎng)中。雖然價(jià)格較高，但是一種必然的發(fā)展趨勢，隨著技術(shù)的進(jìn)步，開發(fā)一種價(jià)廉物美的產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)電能的回饋或儲存，是大力推廣施工升降機(jī)節(jié)能技術(shù)的方向。

5 結(jié) 論

節(jié)約能源保證安全是當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大勢，是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要政府部門扶持、制造企業(yè)和研究人員的推廣、質(zhì)監(jiān)部門的監(jiān)管、使用單位認(rèn)同等。作者以自己的見解并結(jié)合在實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)，提出了一些簡單易行的施工升降機(jī)節(jié)能與安全應(yīng)用技術(shù)，這些技術(shù)實(shí)施簡單、性價(jià)比高，適宜在施工升降機(jī)上推廣應(yīng)用。