起重機(jī)械的能效測試與節(jié)能措施分析

杜懷陽(陽泉市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所,山西 陽泉 045000)

起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)必需的生產(chǎn)設(shè)備，廣泛地用于工廠、港口、建筑工地、市政工程、礦山、鐵路、停車庫等場所，完成各種物料、設(shè)備的起重、運(yùn)輸、裝卸、安裝和人員輸送等施工與作業(yè)。隨著石油煤炭等資源的日益枯竭，人們在重視起重機(jī)械的安全性和可靠性的同時，越來越多的開始關(guān)注起重機(jī)械的能耗情況。目前，起重機(jī)械的能效與節(jié)能工作已經(jīng)不僅僅是技術(shù)方面的革新，而是已經(jīng)上升到了法律的高度，成為了一項(xiàng)強(qiáng)制性的要求,在2014 年出臺的特種設(shè)備安全法中就有明確的規(guī)定。

1 起重機(jī)械能耗分析

起重機(jī)械是一種間歇動作的搬運(yùn)設(shè)備，其工作是周期性的，一個完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載，然后返回原處，直至下一次取物開始等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動、制動、正向和反向運(yùn)動是起重機(jī)動作的基本特點(diǎn)。

起重機(jī)械一般安裝在廠房內(nèi)軌道上，或者安裝在露天地面軌道上，在實(shí)際的應(yīng)用中，由于起重機(jī)械自身尺寸較大，影響到廠房的高度及寬度，實(shí)際電能消耗也較大，起重機(jī)對軌道的載荷直接影響到廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求和對地基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而影響建筑材料和土地資源的利用等。

起重機(jī)械的工作特點(diǎn)可歸納如下：①具有龐大的金屬結(jié)構(gòu)，自重可達(dá)額定起重量的百分之七十。②所吊運(yùn)的重物種類繁多，且載荷變化較大。③啟動制動比較頻繁，且作業(yè)周期較長。根據(jù)以上對起重機(jī)械作用特點(diǎn)的分析，可以得出起重機(jī)械的能耗方式，主要有：結(jié)構(gòu)方面主要是材料消耗，結(jié)構(gòu)自重對能源消耗有很大影響；機(jī)構(gòu)零部件主要是加工工藝的消耗；控制系統(tǒng)主要是能量消耗的影響。

根據(jù)起重機(jī)械的耗能方式來研究起重機(jī)械的能效。首先，結(jié)構(gòu)方面在吊運(yùn)貨物時，貨物下降時的重力勢能減小，這部分能量隨著貨物的制動停止轉(zhuǎn)換為熱能消耗。第二，調(diào)速時電能通過電阻器轉(zhuǎn)變成熱能引起的能量損失。第三，制動時機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芤鸬哪芰繐p失。

2 起重機(jī)械能效測試

起重機(jī)的能效測試是一項(xiàng)非常嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的工作，也是起重機(jī)械監(jiān)督管理部門和檢驗(yàn)檢測部門一項(xiàng)具有前瞻性的重要工作。目前，起重機(jī)械的能效測試并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法，具體的測試工作也是各不相同，本文將從整體介紹一下起重機(jī)械能效測試的主要內(nèi)容。

(1)測試工況。測試起重機(jī)械的能效首先應(yīng)該明確測試工況。起重機(jī)械能效是：規(guī)定一個測試周期，將起重機(jī)械吊具吊起載荷加速至額定起升速度運(yùn)行，從初始狀態(tài)正常操作達(dá)到規(guī)定高度。在能效測試起重機(jī)械中，規(guī)定高度是起重機(jī)械從開始到額定速度，起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行一分鐘的高度。(2)供給能的計(jì)算。確定了測試工況以后，需要計(jì)算輸入能量。起重機(jī)械的輸入能量為電網(wǎng)供給的電能，在作業(yè)過程中起重機(jī)械啟動頻繁，啟動過程中不可避免的需要消耗一定的能量，因此需要使用電能表測量輸入的能量。(3)有效能計(jì)算。起重機(jī)械有效能的計(jì)算通常是起重機(jī)完成一個周期所消耗的能量，也就是起重機(jī)將目標(biāo)物體提升到制定位置時所做的有用功。有用功的大小等于起重機(jī)提升目標(biāo)物體的動能和勢能總和。(4)能效比的計(jì)算。能效比是檢驗(yàn)起重機(jī)節(jié)能評價的有效依據(jù)，也是起重機(jī)械將目標(biāo)物體提升到制定位置時所消耗能源利用效率的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

3 國內(nèi)外起重機(jī)械節(jié)能技術(shù)研究現(xiàn)狀

起重機(jī)是高能耗設(shè)備，歐美發(fā)達(dá)國家的起重機(jī)節(jié)能技術(shù)已比較成熟，并且在這方面已取得了優(yōu)異成績，節(jié)能成果顯著，大大促進(jìn)了起重機(jī)械行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展。近年來,隨著國家鼓勵和支持節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，我國在起重機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)與改造方面已取得了較大進(jìn)步，然而與發(fā)達(dá)國家相比，我國在起重機(jī)械節(jié)能技術(shù)方面還有比較大的差距，需要我們不斷的借鑒與學(xué)習(xí)。

4 起重機(jī)械節(jié)能措施研究

節(jié)能是當(dāng)我國當(dāng)前社會的重要任務(wù)，決定著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性。目前，起重機(jī)械的節(jié)能措施主要有以下幾種。(1)采用能量回饋技術(shù)，將起重機(jī)械運(yùn)行中丟失的能量回饋到能量回收系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)能量利用的最大化。(2)采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。起重機(jī)械安裝變頻裝置可以有效減弱由于起重機(jī)設(shè)備啟動時對電網(wǎng)的沖擊力，有效減少起重機(jī)械在啟動過程中能源的消耗與調(diào)速電阻的轉(zhuǎn)差功率損耗，有效提高起重機(jī)械的能效比。(3)采用提高起重機(jī)械的結(jié)構(gòu)精密度。通過提升卷筒及滑輪效率、傳動效率、滑輪組的效率等，進(jìn)而提高起重機(jī)的機(jī)械效率，達(dá)到節(jié)能的效果。

5 結(jié)語

目前，我國起重機(jī)械的能效測試和節(jié)能技術(shù)研究還處于初級階段，只有針對起重機(jī)械某一方面的節(jié)能技術(shù)。通過對起重機(jī)節(jié)能原理進(jìn)行分析研究，提出起重機(jī)能效指標(biāo)與評價方法，可以為起重機(jī)械相關(guān)法律法規(guī)的制定奠定基礎(chǔ)，推動我國起重機(jī)節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展。

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