起重機械的能效測試與節能措施分析

杜懷陽(陽泉市特種設備監督檢驗所,山西 陽泉 045000)

起重機械是現代工業必需的生產設備，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、設備的起重、運輸、裝卸、安裝和人員輸送等施工與作業。隨著石油煤炭等資源的日益枯竭，人們在重視起重機械的安全性和可靠性的同時，越來越多的開始關注起重機械的能耗情況。目前，起重機械的能效與節能工作已經不僅僅是技術方面的革新，而是已經上升到了法律的高度，成為了一項強制性的要求,在2014 年出臺的特種設備安全法中就有明確的規定。

1 起重機械能耗分析

起重機械是一種間歇動作的搬運設備，其工作是周期性的，一個完整的作業循環一般包括取物、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節。經常起動、制動、正向和反向運動是起重機動作的基本特點。

起重機械一般安裝在廠房內軌道上，或者安裝在露天地面軌道上，在實際的應用中，由于起重機械自身尺寸較大，影響到廠房的高度及寬度，實際電能消耗也較大，起重機對軌道的載荷直接影響到廠房結構的設計要求和對地基礎的設計要求，進而影響建筑材料和土地資源的利用等。

起重機械的工作特點可歸納如下：①具有龐大的金屬結構，自重可達額定起重量的百分之七十。②所吊運的重物種類繁多，且載荷變化較大。③啟動制動比較頻繁，且作業周期較長。根據以上對起重機械作用特點的分析，可以得出起重機械的能耗方式，主要有：結構方面主要是材料消耗，結構自重對能源消耗有很大影響；機構零部件主要是加工工藝的消耗；控制系統主要是能量消耗的影響。

根據起重機械的耗能方式來研究起重機械的能效。首先，結構方面在吊運貨物時，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換為熱能消耗。第二，調速時電能通過電阻器轉變成熱能引起的能量損失。第三，制動時機械能轉變為熱能引起的能量損失。

2 起重機械能效測試

起重機的能效測試是一項非常嚴謹和細致的工作，也是起重機械監督管理部門和檢驗檢測部門一項具有前瞻性的重要工作。目前，起重機械的能效測試并沒有統一的標準和方法，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械能效測試的主要內容。

(1)測試工況。測試起重機械的能效首先應該明確測試工況。起重機械能效是：規定一個測試周期，將起重機械吊具吊起載荷加速至額定起升速度運行，從初始狀態正常操作達到規定高度。在能效測試起重機械中，規定高度是起重機械從開始到額定速度，起升機構運行一分鐘的高度。(2)供給能的計算。確定了測試工況以后，需要計算輸入能量。起重機械的輸入能量為電網供給的電能，在作業過程中起重機械啟動頻繁，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)有效能計算。起重機械有效能的計算通常是起重機完成一個周期所消耗的能量，也就是起重機將目標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提升目標物體的動能和勢能總和。(4)能效比的計算。能效比是檢驗起重機節能評價的有效依據，也是起重機械將目標物體提升到制定位置時所消耗能源利用效率的衡量標準。

3 國內外起重機械節能技術研究現狀

起重機是高能耗設備，歐美發達國家的起重機節能技術已比較成熟，并且在這方面已取得了優異成績，節能成果顯著，大大促進了起重機械行業的持續快速發展。近年來,隨著國家鼓勵和支持節能技術的創新與進步，我國在起重機節能設計與改造方面已取得了較大進步，然而與發達國家相比，我國在起重機械節能技術方面還有比較大的差距，需要我們不斷的借鑒與學習。

4 起重機械節能措施研究

節能是當我國當前社會的重要任務，決定著我國經濟發展的可持續性。目前，起重機械的節能措施主要有以下幾種。(1)采用能量回饋技術，將起重機械運行中丟失的能量回饋到能量回收系統，以實現能量利用的最大化。(2)采用變頻調速控制系統。起重機械安裝變頻裝置可以有效減弱由于起重機設備啟動時對電網的沖擊力，有效減少起重機械在啟動過程中能源的消耗與調速電阻的轉差功率損耗，有效提高起重機械的能效比。(3)采用提高起重機械的結構精密度。通過提升卷筒及滑輪效率、傳動效率、滑輪組的效率等，進而提高起重機的機械效率，達到節能的效果。

5 結語

目前，我國起重機械的能效測試和節能技術研究還處于初級階段，只有針對起重機械某一方面的節能技術。通過對起重機節能原理進行分析研究，提出起重機能效指標與評價方法，可以為起重機械相關法律法規的制定奠定基礎，推動我國起重機節能技術的快速發展。

[1]崔亞欣.能量回饋裝置在港口起重機械上的應用[J].物流工程與管理，2011，(01).

[2]張志堅,丁高耀，趙德棟.橋式起重機能效對比測試與分析[J].起重機運輸機械研究，2013，22(01).

[3]胡艷麗,董愛華.PLC 與變頻器在橋式起重機控制系統改造中的應用[J].自動化博覽,2009,5.