论文部分内容阅读
[摘 要]随着制造业、运输业等行业的快速发展，具有间歇性与重复性的断续周期工作方式的起重机械得到了广泛的应用，并且在实际的作业过程中起重机械具有耗能量大的特性。为了能够有效节约资源，贯彻《中华人民共和国特种设备安全法》（以下简称《特种设备安全法》）中对特种设备安全工作应坚持“节能环保”原则的要求，本文首先对起重机械能效测试系统与测试方法进行研究，其次制定出起重机械节能措施，对特种设备起重机行业的发展具有一定的积极意义。
[关键词]特种设备 起重机械 能效测试 节能措施
中图分类号：TH22.5 文献标识码：A 文章编號：1009-914X（2014）10-0283-01
前言：我国起重机主要有桥式起重机、门式起重机两种，且起重机械自重普遍高于国外先进的起重机械，造成国内起重机械尺寸较大，无论是在制造中、运输中还是在安装中，都需要耗费较大的人力与物力。在实际的应用中，由于起重机械自身尺寸较大，实际电能消耗也较大，直接影响到厂房基础的设计要求与结构设计，例如厂房的高度、宽度等，从而影响了建筑设计成本。因此，为了有效减少能源的浪费，需要对起重机械进行严格的控制。虽然我国已经在2014年1月1日起实施的《特种设备安全法》中对特种设备的“节能环保”和“安全节能管理”等做出了要求，但并未建立针对起重机械节能评价的机制，起重机械节能工作也无从开展，起重机械节能监管体系也没有建立、相关节能标准也不够完善、国内起重机械节能意识淡薄、节能监管技术条件不足、缺少一定的节能设备投入[1]。
一、起重机械能效测试系统
通常情况下，想要完成起重机械各项能效的试验可采用简单的工控机板卡实现，也可以通过采用电工仪、电流表、瓦特表以及电压表来测试起重机效率、电流、功率、电压等各项参数。然而这种方法适用于对起重机部分能效的测试，不利于起重机综合性能的测试。
随着计算机应用技术、测量总线技术以及电子信息技术等科学技术的不断发展，采用先进的虚拟仪器技术，即将良好的人机交互界面与高精度智能化的电子测量仪器有机结合，构建一套健全的、开放的起重机械自动测试系统，这也是现代社会发展的必然趋势。该起重机械测试能效比的试验台的构建主要采用国际上先进的LXI总线测量技术，不仅可以有效确保系统测量精度与电磁的兼容性，还有效结合了RS485与USB等可以通用的通讯接口，构成一个具有混合型的总线测试系统。由于RS485、USB与LXI都为常用的通讯接口，其中USB最为通用，性能一般，RS485与LXI两者抗干扰性能较好，LXI总线接口具有一定的开放性、高性价比与先进性，测试系统功能较强。此外，起重机械测试系统分为室内与室外两部分，室内设备有操作台、控制机柜、测试机柜等设备。室外设备有变频电源、调压器、接线箱、动力柜等设备[2]。
二、起重机械能效测试方法
2.1测试工况
在起重机械搬运物料的过程中需要不断的重复周期性与间歇性的动作。因此，在测试起重机械能效时，将起重机械吊具吊起载荷开始到加速运行到规定高度定为一个测试周期，规定高度为起重机械从开始到额定速度运行1分钟的高度。由于系统存在着一定的随机误差，为了有效提高测试结果的准确度，需要进行多次操作，这样可以有效确保测试结果的切合实际。
2.2供给能的计算
在现代建筑工程当中，起重机械通常都是使用电力驱动结构。起重机械电能的输入需要由电网供给，在起重机馈电线接入供电系统时，供电系统电压上下波动不应超过额定值的十分之一。在工作过程中起重机需要频繁的启动，并且在起重机械启动过程中所消耗的能量是不能忽视的，特别是未安装变频装置的起重机械更不能忽略。因此，为了使起重机械供能够较为科学、合理，需要运用电能表测量输入，并将多次启动损耗的能量累计加入到供给能当中。
2.3有效能的计算
起重机有效能的计算通常是起重机完成一个工作周期所消耗的能量，也就是起重机将目标物体提升到指定位置时所做的有用功。有用功的大小等于起重机提升目标物体的动能与势能的总和[3]。
2.4能效比的计算
能效比是检验起重机节能评价的有效依据，也是起重机械将目标物体提升到指定位置时所消耗能源利用效率的衡量标准。此外，能效比的大小也体现了起重机械设计结构是否合理，在供给能与有效能一定的情况下，能效比为起重机械的有效能与供给能的比值。
三、起重机械节能措施研究
由于起重机械的结构较大，其节能途径也较为复杂多变，针对采用不同功率、结构设计、不同工况以及电网环境的起重机，其节能的措施也大不相同。需要对起重机械的能效进行测试、计算后，依据测试与计算结果进行具体的能效比数据结果的分析，进而有针对性的找出起重机的节能措施。影响起重机械节能的因素有许多种情况，但分析其中的主要共性困素，可以将起重机械节能措施分为以下几个方面：
3.1提高起重机械的结构精密度
起重机械的结构精密度是影响起重机械效率的主要因素，因此，有效提高起重机械的结构精密度，可以在很大程度上提升起重机械减速器的传动效率、提升起重机械卷筒及导向滑轮效率，并且提升起重机械滑轮组的效率等，进而可以有效提高起重机械的机械效率。
3.2提高起重机负载特性与电动机的工作特性
提高起重机负载特性与电动机的工作特性，有利于提高起重机械的能效比。例如，当起重机械电动机容量相对较小时，则不利于起重机械作业效率的发挥，还会影响起重机电动机出现低能效比、发热、过载等现象。当起重机械电动机容量相对较大时，则会造成起重机能源的巨大消耗与浪费，不利于起重机械电动机承载能力的有效发挥，从而降低起重机械的能效比[4]。
3.3实施起重机械的节能设计
目前，由于我国国内起重机械生产厂家相对较多，但规模较小，起重机械节能设计实力有限，且设计理念较为落后，在设计材料与设计工艺上也存在着明显的不足之处。大多数国内起重机械生产企业都是按照设计图纸进行生产制造的，没有考虑到起重机的实际应用环境与有效作业范围，从而造成人力、物力以及财力的浪费，增加了企业生产成本。
3.4起重机械安装变频装置
起重机械安装变频装置可以有效减弱由于起重机设备启动时对电网的冲击力，有效减少起重机械在启动过程中能源的消耗与调速电阻的转差功率损耗，且在起重机械下降过程中可以不用从电网中获得能量，从而有效提高了起重机械的能效比。
结语：目前，我国起重机械的能效测试与节能技术研究还处于初级阶段，虽然可以借鉴国外起重机械节能方面的成功经验，但在实际应用中由于缺乏整体性能的考虑，只有针对起重机某一方面的节能技术。通过对起重机节能原理进行分析研究，提出起重机能效指标与评价方法，可以为我国起重机械相关法律法规的制定奠定基础，推动我国起重机节能技术的快速发展[5]。
参考文献
[1]闫锦锋，陆周艳，张皓琨.起重机械的能效测试与节能措施[J].起重机运输机械研究，2012，25（06）：110-112.
[2]张志坚，丁高耀，赵德栋.桥式起重机能效对比测试与分析[J].起重机运输机械研究，2013，22（01）：107-109.
[3]李光平，潘宁敏，周铁梁.起重机械节能应用技术的探讨研究[J].水利电力机械研究，2011，12（02）：153-154.
[4]倪大进，王小燕，陈则来.浅谈起重机的节能减排措施研究[C].中国力学学会学术大会-2009论文摘要集，2009：375-376.
[5]童一飞，李东波，钱夏夷.基于WEB的桥式起重机节能评价系统的设计与开发[J].起重机运输机械研究，2013，36（07）：190-193.
[关键词]特种设备 起重机械 能效测试 节能措施
中图分类号：TH22.5 文献标识码：A 文章编號：1009-914X（2014）10-0283-01
前言：我国起重机主要有桥式起重机、门式起重机两种，且起重机械自重普遍高于国外先进的起重机械，造成国内起重机械尺寸较大，无论是在制造中、运输中还是在安装中，都需要耗费较大的人力与物力。在实际的应用中，由于起重机械自身尺寸较大，实际电能消耗也较大，直接影响到厂房基础的设计要求与结构设计，例如厂房的高度、宽度等，从而影响了建筑设计成本。因此，为了有效减少能源的浪费，需要对起重机械进行严格的控制。虽然我国已经在2014年1月1日起实施的《特种设备安全法》中对特种设备的“节能环保”和“安全节能管理”等做出了要求，但并未建立针对起重机械节能评价的机制，起重机械节能工作也无从开展，起重机械节能监管体系也没有建立、相关节能标准也不够完善、国内起重机械节能意识淡薄、节能监管技术条件不足、缺少一定的节能设备投入[1]。
一、起重机械能效测试系统
通常情况下，想要完成起重机械各项能效的试验可采用简单的工控机板卡实现，也可以通过采用电工仪、电流表、瓦特表以及电压表来测试起重机效率、电流、功率、电压等各项参数。然而这种方法适用于对起重机部分能效的测试，不利于起重机综合性能的测试。
随着计算机应用技术、测量总线技术以及电子信息技术等科学技术的不断发展，采用先进的虚拟仪器技术，即将良好的人机交互界面与高精度智能化的电子测量仪器有机结合，构建一套健全的、开放的起重机械自动测试系统，这也是现代社会发展的必然趋势。该起重机械测试能效比的试验台的构建主要采用国际上先进的LXI总线测量技术，不仅可以有效确保系统测量精度与电磁的兼容性，还有效结合了RS485与USB等可以通用的通讯接口，构成一个具有混合型的总线测试系统。由于RS485、USB与LXI都为常用的通讯接口，其中USB最为通用，性能一般，RS485与LXI两者抗干扰性能较好，LXI总线接口具有一定的开放性、高性价比与先进性，测试系统功能较强。此外，起重机械测试系统分为室内与室外两部分，室内设备有操作台、控制机柜、测试机柜等设备。室外设备有变频电源、调压器、接线箱、动力柜等设备[2]。
二、起重机械能效测试方法
2.1测试工况
在起重机械搬运物料的过程中需要不断的重复周期性与间歇性的动作。因此，在测试起重机械能效时，将起重机械吊具吊起载荷开始到加速运行到规定高度定为一个测试周期，规定高度为起重机械从开始到额定速度运行1分钟的高度。由于系统存在着一定的随机误差，为了有效提高测试结果的准确度，需要进行多次操作，这样可以有效确保测试结果的切合实际。
2.2供给能的计算
在现代建筑工程当中，起重机械通常都是使用电力驱动结构。起重机械电能的输入需要由电网供给，在起重机馈电线接入供电系统时，供电系统电压上下波动不应超过额定值的十分之一。在工作过程中起重机需要频繁的启动，并且在起重机械启动过程中所消耗的能量是不能忽视的，特别是未安装变频装置的起重机械更不能忽略。因此，为了使起重机械供能够较为科学、合理，需要运用电能表测量输入，并将多次启动损耗的能量累计加入到供给能当中。
2.3有效能的计算
起重机有效能的计算通常是起重机完成一个工作周期所消耗的能量，也就是起重机将目标物体提升到指定位置时所做的有用功。有用功的大小等于起重机提升目标物体的动能与势能的总和[3]。
2.4能效比的计算
能效比是检验起重机节能评价的有效依据，也是起重机械将目标物体提升到指定位置时所消耗能源利用效率的衡量标准。此外，能效比的大小也体现了起重机械设计结构是否合理，在供给能与有效能一定的情况下，能效比为起重机械的有效能与供给能的比值。
三、起重机械节能措施研究
由于起重机械的结构较大，其节能途径也较为复杂多变，针对采用不同功率、结构设计、不同工况以及电网环境的起重机，其节能的措施也大不相同。需要对起重机械的能效进行测试、计算后，依据测试与计算结果进行具体的能效比数据结果的分析，进而有针对性的找出起重机的节能措施。影响起重机械节能的因素有许多种情况，但分析其中的主要共性困素，可以将起重机械节能措施分为以下几个方面：
3.1提高起重机械的结构精密度
起重机械的结构精密度是影响起重机械效率的主要因素，因此，有效提高起重机械的结构精密度，可以在很大程度上提升起重机械减速器的传动效率、提升起重机械卷筒及导向滑轮效率，并且提升起重机械滑轮组的效率等，进而可以有效提高起重机械的机械效率。
3.2提高起重机负载特性与电动机的工作特性
提高起重机负载特性与电动机的工作特性，有利于提高起重机械的能效比。例如，当起重机械电动机容量相对较小时，则不利于起重机械作业效率的发挥，还会影响起重机电动机出现低能效比、发热、过载等现象。当起重机械电动机容量相对较大时，则会造成起重机能源的巨大消耗与浪费，不利于起重机械电动机承载能力的有效发挥，从而降低起重机械的能效比[4]。
3.3实施起重机械的节能设计
目前，由于我国国内起重机械生产厂家相对较多，但规模较小，起重机械节能设计实力有限，且设计理念较为落后，在设计材料与设计工艺上也存在着明显的不足之处。大多数国内起重机械生产企业都是按照设计图纸进行生产制造的，没有考虑到起重机的实际应用环境与有效作业范围，从而造成人力、物力以及财力的浪费，增加了企业生产成本。
3.4起重机械安装变频装置
起重机械安装变频装置可以有效减弱由于起重机设备启动时对电网的冲击力，有效减少起重机械在启动过程中能源的消耗与调速电阻的转差功率损耗，且在起重机械下降过程中可以不用从电网中获得能量，从而有效提高了起重机械的能效比。
结语：目前，我国起重机械的能效测试与节能技术研究还处于初级阶段，虽然可以借鉴国外起重机械节能方面的成功经验，但在实际应用中由于缺乏整体性能的考虑，只有针对起重机某一方面的节能技术。通过对起重机节能原理进行分析研究，提出起重机能效指标与评价方法，可以为我国起重机械相关法律法规的制定奠定基础，推动我国起重机节能技术的快速发展[5]。
参考文献
[1]闫锦锋，陆周艳，张皓琨.起重机械的能效测试与节能措施[J].起重机运输机械研究，2012，25（06）：110-112.
[2]张志坚，丁高耀，赵德栋.桥式起重机能效对比测试与分析[J].起重机运输机械研究，2013，22（01）：107-109.
[3]李光平，潘宁敏，周铁梁.起重机械节能应用技术的探讨研究[J].水利电力机械研究，2011，12（02）：153-154.
[4]倪大进，王小燕，陈则来.浅谈起重机的节能减排措施研究[C].中国力学学会学术大会-2009论文摘要集，2009：375-376.
[5]童一飞，李东波，钱夏夷.基于WEB的桥式起重机节能评价系统的设计与开发[J].起重机运输机械研究，2013，36（07）：190-193.