起重機節能減排的探討和實踐

程曉燕

（廣東敏豪起重機械設備有限公司 技術部，廣東 佛山 528313）

0 引言

起重機屬特種設備，從生產到使用的各個環節都與節能減排關系緊密，因此對于特種設備節能減排也需要從報價、設計、改造、生產、使用各個環節入手，從而最大限度的節約能源和減少污染物的排放。修訂后的《中華人民共和國環境保護法》將自2015 年1 月1 日起實施，新法將“保障公眾健康”寫入總則第一條，將每年的6 月5日定為環境日。從清潔能源公交車到變頻節能空調的普及，作為特種設備制造和安裝單位，我們更需要做許多有關節能減排方面的研究工作。

1 節能減排的意義和背景

1.1 節能減排的意義［1］

節能減排就是節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放?！肮澞軠p排”出自于我國“十一五”規劃綱要。“十一五”期間，單位國內生產總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%。

目前我國的生態破壞和環境污染已經達到自然生態環境所能承受的極限，為了使經濟增長可持續，緩解巨大的環境壓力，必須以環境友好的方式推動經濟增長。節能減排就是要從源頭預防污染產生，最有效地減少資源消耗，不排放廢棄物，從而真正解決當代中國的發展困境。

1.2 節能減排的背景［1］

溫室氣體排放引起的全球氣候變化一直備受國際社會的關注。2007 年以來，從世界環境日、八國峰會、亞太經合組織（APEC）峰會到夏季達沃斯峰會等，氣候變化、節能減排幾乎是逢會必談的主題。目前，全球氣候變暖已經是一個不爭的事實，這與使用煤炭、石油等化石燃料的過程中排放二氧化碳的量密切相關。氣候變暖是人類共同面臨的挑戰，需要國際社會共同應對。

2 在設計、改造環節把關

2.1 油改電

據廣東省交通科技網報道，廣東省交通運輸廳2010年廳節能減排示范項目——蛇口集裝箱碼頭輪胎式龍門起重機（RTG）“油改電”項目記載，RTG“油改電”項目主要是通過將RTG 由原來的柴油機驅動改為市電驅動，從而節約了大量柴油的使用。項目改造后，使用市電與使用柴油折合標準煤能耗比較，市電能耗較柴油能耗每年節約標準煤1.1 萬t。

RTG“油改電”項目共投資1.1 億元，項目實施后，蛇口集裝箱碼頭每年節省柴油消耗1.1 萬t，增加耗電1 200 萬kW 時，兩者折合標煤相減每年節約1.1 萬t 標煤，同時每年減少二氧化碳排放2 萬t。

2.2 簡化機構設計［2］

大、小車運行機構的設計采用“三合一”驅動代替傳統的通用橋式起重機的大、小車運行機構，不但節約了制造成本，而且降低了整機功率。

1）在設計QD32/5-10.5A5D 通用橋式起重機的過程中，筆者在設計大車運行和小車運行機構時，均優先采用了三合一驅動裝置和軟起動錐形轉子電動機，起重機大、小車運行機構無需串接起動電阻，就可達到起動、制動平穩。其中主起升機構采用卷揚機構，副起升機構采用鋼絲繩電動葫蘆，該產品集LH 和QD 產品優勢于一身，既經濟又安全耐用，達到了客戶的使用要求，又為客戶節約了制造成本達65 000 元以上［3］。

2）而且這臺起重機的整機功率從80.3 kW 降到了50.2 kW，按照每年使用720 h 計算（相當于每天運行2 h），大約可以節約電能21 672 kW·h，相應的每年可以節約電費約22 330 元（電費按照1.03 元/（kW·h）計算）［3］。

3）如果這臺起重機的主起升電機采用YTSP 變頻調速專用電機（帶光電編碼器），主起升就可以實現無級變速，還可取消電阻器。如果將主起升速度降為3 m/min，則制造成本（電機和減速機及電阻的成本）還可以降低，那么每年的節能效益更加可觀［4］。

2.3 結構優化，減輕重量，減低制造成本

筆者設計的QD32/5-10.5A5D 的改進型小車架重量1 245 kg，材料成本約6 230 元，與傳統型小車架比較，改進型小車架不但可節約材料成本達3 880 元，而且還節約了人工費達5 000 元［3］。

2.4 機構調速采用變頻調速系統［4］

對于工作級別為A5～A8 的訂單，向客戶建議優先選用具有矢量控制功能的變頻調速系統，起重機大、小車運行機構用普通電機加變頻器，起升機構采用YTSP 變頻調速專用電機加光電編碼器控制，就可以減輕閘皮磨損，防止溜鉤。

1）因為變頻調速將大型起重機由繞線轉子電機改變成了鼠籠式電機，不但降低了1/5 以上銅的用量，同時將啟動電流降到了正常運行電流的1.5 倍，從而降低了對電源變壓器的容量配置的要求，節約了能源。而變頻調速有很高的功率因數，且下降過程不從電網獲取能量，比常規有調速比要求的起重機節能60%以上［5］。

2）因為變頻調速優化了各機構的工作性能，提高了機構的工作效率，又在另一層意義上節約了能源［5］。

3）控制系統的故障率大大降低。采用了變頻調速后，控制系統可以大大簡化，可靠性大為提高。

如果向南要結婚，把老家那棟老房子做婚房，顯然也不太合適，房子已經太老了，要做新房，肯定也需要修葺一番，這花的錢，相當于是無用錢，因為易非已不打算讓媽和弟弟再回老家去了，而且將來李倩倩坐月子，老家顯然也不方便，別說是媽，就是易非自己，也不想讓爸爸的長孫在老家受苦的。

4）調速質量明顯提高。采用了變頻調速系統后，調速比可達1∶50 以上，調速精度達±1%。且調速平穩，能夠長時間低速運行，具有很高的定位精度和運行效率。

5）節能效果十分可觀。采用了變頻調速系統后，不僅外接電阻內消耗的大量電能可以完全節約，而且在吊鉤放下重物時，還可將重物釋放的位能反饋給電源。

6）制動電磁鐵的壽命可以大大延長。采用了變頻調速后，可以在基本停住的狀態下進行抱閘，閘皮的磨損情況將大為改善。

2.5 速度控制采用變頻器控制［6］

在報價階段就向客戶宣傳節能減排，并說明雖然加裝變頻器起重機制造會增加一點成本，但是長期使用節約的電費，大大超過制造階段所增加的成本。

在考慮通用橋式起重機的設計方案時，速度控制推薦客戶優先采用變頻器控制，可以避免電阻燒壞，電機燒損，電機啟動時沖擊電流大等弊?。?］。

1）因為采用變頻器，可在空鉤時作200%Ve（理論上可達800%Ve（400 Hz 時），Ve為額定載荷下的額定速度）的提速。因空鉤的200%Ve提速，要保持同等工作效率，額定載荷下的額定速度可降低1/3 以上［5］。

2）保持同等工作效率作空鉤提速時，機構功率的降低可降低整機的體積和質量，又可在一定程度上降低制造成本并節能?？浙^提速電機功率的降低更可惠及小車和大車［5］。

3）電機功率的降低，降低了所要求的減速器功率的配置。如此，勢必降低起重機對凈空高度的要求，降低廠房的設計高度要求，那么就可以降低廠房的制造成本并節能。其節能效果當在20%以上，應盡快開發、完善并推廣使用此類系列產品［5］。

2.6 去掉副鉤

對于主、副鉤無需同時工作的起重機，建議客戶去掉副鉤，借助輕鉤提速，由主鉤來保證輕載時的工作效率。或采用主、副鉤合用一臺變頻器的方法，減少機構的配置，從而降低成本，也降低了元器件制造能耗［6］。

3 在制造過程中改進工藝，同樣的結構用不同的制做方法

1）對一部分LD、LH、QD 型起重機主、端梁連接進行改型。傳統的主、端梁半座半掛式連接采用兩塊板割開后再搭接成90°，費時費力，浪費材料。筆者公司制作了一個模具，只用一塊板在彎板機上直接彎成90°，一次成型，不需要焊接，既美觀大方，又省時省力，還節約焊條和電能。客戶看到這種結構后，非常滿意我們的改進。公司通過主、端梁連接改型，同樣也達到了節能減排的目地。

2）起重機油漆由噴漆改刷漆。既改善了工人師傅的工作環境，還可節約油漆，消除了環境污染的隱患。

3）起重機4 條主要焊縫由手工焊接改自動焊接。既提高生產效率，又減少焊條殘留，同時也達到了節能減排的目地。

4 在用戶使用過程中改進

將一部分起重機由地控方式改遙控操作，既可遠距離控制起重機起吊重物和行走，又節約了電纜，減少了電纜損壞的因素，亦可達到節能減排的目地。

5 在安裝過程中減少滑觸線和電纜線的長度

在起重機安裝時，合理配置起重機的線路，減少滑觸線和電纜線的長度。既可節約電纜投資，又可降低由于滑觸線和電纜線的長度過長引起的電壓損耗，節約了投資成本，降低了能耗。

6 結論

特種設備是耗能大戶，同時節能潛力巨大。抓緊節能技術的研究與推廣，推進特種設備的節能減排工作，是落實科學發展觀和保證經濟又好又快發展的重要標志，節能減排是國家“十一五”規劃綱要轉變經濟發展方式的關鍵和保證，作為特種設備制造和安裝單位，抓節能減排工作有義不容辭的社會責任。

［1］黃生琪，周菊華.我國節能減排的意義、現狀及措施［J］.節能技術，2008（2）：172－175.

［2］王松雷.我國起重機輕量化設計存在的困難及建議［J］.起重運輸機械，2012（8）：5-9.

［3］程曉燕.32/5T 通用橋式起重機的改型設計研究［J］.佛山科學技術學院學報，2014（3）：62-64.

［4］張燕賓.變頻調速應用實踐［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［5］王梅生，許長山.關于起重機節能減排的幾點建議［J］.港口裝卸，2008（6）：15-16.

［6］三菱電機株式會社.變頻器使用手冊［M］.北京：兵器工業出版社，1992.