塔式起重機運行能效測試方法的研究與應用

2018-05-24 08:23:04梁杰金許志偉陳春潮

建筑機械化 2018年2期

黃冀，梁杰金，嚴波，許志偉，陳春潮，羅貞

（廣西壯族自治區特種設備檢驗研究院，廣西南寧 530219）

節能減排是我國的一項基本國策。2014年1月1日正式實施的《中華人民共和國特種設備安全法》將節能環保列入特種設備工作原則，統籌協調特種設備安全與節能。在《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》、《中華人民共和國節約能源法》、《高耗能特種設備節能監督管理辦法》均明確提出能源消耗應降低的指標。節能減排作為一項長期基本國策，對各行各業都產生重要的影響。

近年來，我國建筑施工中對塔式起重機的需求量猛增，每年新增塔機數萬臺，塔機市場保有量已達到近40萬臺，而且大型塔機越來越多，每年在用塔機耗電量十分巨大，提高塔機能源利用效率意義重大[1]。

按照T/CCMA 0036-2015《塔式起重機能效測試方法》[2]給出的測試方法，針對小車變幅塔式起重機進行起升機構、變幅機構、回轉機構運行的能效測試研究與應用，有助于推動塔式起重機節能技術的研究。

1 塔式起重機能效計算

1.1 供給能計算

供給能即為塔式起重機載重、空載運行所消耗的總能量。

式中Ed——一個工況的供給能，kJ；

Dj——一個工況的平均耗電量，kW。

為了盡量體現塔式起重機工作實際情況，同時便于實現，我們將測試工況選擇最大幅度（工況A）、90%最大起重量（工況B）、60%最大起重量（工況C）三種代表性工況，每種測試工況下的工作循環包括帶載起升、變幅、回轉、下降動作，隨后空載返回。分別取A、B、C工況的3個工作循環的算術平均值為每個工況供給能，其公式如下：

綜合A、B、C工況：

式中Eda、Edb、Edc—— A、B、C工況3個工作循環的算術平均供給能，kJ;

Dj—— 一個工作循環的平均耗電量，kWh。

1.2 有效能計算

有效能是塔式起重機完成物體位移時理論上必須消耗的能量，計算每個工況時的有效能均只計算塔式起重機帶載運行的有效能，空載運行有效能較小忽略不計。因此，每個工況的有效能計算公式如下：

工況A

工況B

工況C

綜合A、B、C工況：

式中Eya、Eyb、Eyc—— A、B、C工況一個作業循環的有效能，kJ;

Q1、Q2、Q3—— 工況 A、B、C 的載荷質量，kg;

Q4——吊具質量，kg；

H——起升高度，m；

v1、v2、v3—— 工況 A、B、C 的起升速度，按v1＝H/t1，v2＝H/t2，v3＝H/t3計算，m/s；

v—— 空載時起升速度，按v=h/t4計算，m/s；

k—— 考慮變幅、回轉耗能的系數，小車變幅塔機取k=1.1

1.3 能效ξ計算

2 塔式起重機運行能效測試方法

2.1 測試裝置及測量儀表的安裝

2.1.1 測量儀器

測試儀器包括：三相電能及功率質量分析儀、萬用表、鉗型電流表、測距儀、便攜式測試燈、溫濕度計、驗電器及常用電工工具等。

2.1.2 測試點的設置

塔式起重機實際消耗電能測試電能表安裝在塔機主供電線路總斷路器之后，并置于塔機下方平臺或桌面上，距塔機塔身最近一面直線距離不超過10m，測試點設置具體如圖1所示。

圖1 塔式起重機實際消耗電能測試點的設置

2.2 測試需滿足的條件

應在相應產品標準規定的工作條件下進行測試，同時應滿足以下要求。

1）風速應小于3m/s。

2）環境濕度應滿足相關產品標準中的規定。

3）測試載荷質量與規定值的偏差不應大5%。

4）供電系統在塔式起重機饋線接入處的電壓波動不應超過額定值的±10%。

5）三相電壓不平衡率不應大于1.5%。

6）起升和下降的實際測試高度與規定值的偏差不應大于±5%。

2.3 測試過程

2.3.1 測試前準備

1)測試前塔式起重機應在空載的情況下進行不少于5次全程運行。

2)應采取措施保證測試過程中塔式起重機獨立操作、不受干擾。

3)應對提升高度進行確認。

2.3.2 測試程序

對應工況下，吊具從初始位置（規定幅度處）吊起測試載荷，邊起升邊加速至額定起升速度，起升至規定高度，向內變幅相應距離，回轉180°，將測試載荷放至規定位置，吊鉤脫離吊重物，空鉤原路返回，即按起升至規定高度→回轉→變幅→下降順序，將吊鉤停止在距起點位置上方1.5m處，完成一個工作循環。每個工況都完成3個工作循環。