起重机械节能应用技术探究

起重机械节能应用技术探究

傅进军

烟台市特种设备检验研究院 山东 烟台 261400

摘要：起重机械在工作过程中，利用其中吊钩垂直升降物体，起重机械可以实现匀速重复动作。起重机械的质量比较大，包括较多的零部件，可以承受上百吨的物体，但是如果利用起重机械起重质量较轻的物体，就会浪费资源。起重机械的质量比较大，因此，具有较大的运行阻力，在实际工作过程中会消耗大量的能源。现今，国家加大力度支持节能技术的研究和开发工作，并且在一定程度上极力推广，以求促进节能技术的创新和进步。所以，在使用起重设备的同时，坚持落实国家能源发展战略，把节约放在首位，就成了我们现阶段的目标。

关键词：起重机械；节能应用技术

1起重机的工作原理

1.1主要组成

起重机主要由驱动装置、工作机构、取物装置、操纵控制系统以及金属结构构成。

1）驱动装置：是驱动工作机构的主要动力设备。

2）工作结构：起重机是通过一个机构的单独运动或者多个运动合成运动来工作的。其主要机构有起升机构、运行机构、变幅机构以及旋转机构。

3）取物装置：常用的有吊环、吊钩以及专为集装箱设计的抓手等等。这需要根据物料的形状、大小尺寸来决定使用不同的取物装置。

4）操纵控制系统：通过电气以及液压系统来控制起重机的运行，保证起重机的安全顺利运行。

5）金属结构：是起重机的最重要组成，使起重机能够作为一个整体，顺利地运行，如果，金属结构造成损坏，后果将不堪设想。

1.2工作原理

在双筒铰车上，一组卷筒引出一支钢丝绳，用来支持，另一组则引出一支做开闭使用。抓半张开，落到要取物品上，此时收拢开闭的钢丝绳，钢丝绳拉动横梁，闭合两腭板，抓斗里盛满了物料，用于起升支持的钢丝绳吊起抓斗，用行车送至卸料场地，用于支持的钢丝绳不动，然后松下开闭绳，抓斗张开，卸下抓取的物料。起重机具有起重载荷不均匀性、间歇式循环作业、机构负载不等时性、各机构运动循环不一致性、多人参与配合作业等的特点，这势必将会增加起重机作业的复杂性、危险范围大，所以起重机的安全格外重要。

2起重机对能源的消耗以及对环境的污染

2.1起重机对能源消耗的特点

起重机主要是靠内部各个机构的协调运动实现正常作业的，它的动力源要消耗电能。起重机自身消耗的结构主要有材料消耗；本身结构自重对能源的消耗也会产生很大的影响；机械的零部件主要有加工过程中工艺的消耗；控制系统主要反映在对能量消耗的影响上。起重机在工作过程中有大量的势能与电能的相互转换，故会造成许多不必要的损失能量。

2.2起重机对环境的污染

由于起重机工作过程中的能源消耗状况不容乐观，其对周边环境也造成了一定的污染。起重机排出大量气体，产生噪声污染，影响了居民的正常生活状态，长久下去，不仅会造成能源的不科学利用，还会对环境造成一个巨大的隐患。

3起重机械的能效测试

3.1测试工况

起重机械的能效测试工作，需要测试起重机械的工作情况，因为起重机械不断重复动作，秩序设定起重机械为一个测试周期，加速起重机械吊具吊起荷载，达到额定起升速度再运行。在测试起重机械能效的时候，在开始到额定速度当中，规定高度指的是起升机构运行1min所达到的高度。

3.2计算供给能

起重机械运行的主要驱动力是电动机，电动机主要供电源是电网。因此，在启动起重机械的时候，测试供电系统的电压和额定功率，就可以确定起重机械的供给能。在使用起重机械的时候，需要不断重复性启停操作，因此，供电系统电压会出现波动。不断启停会产生一定的能源消耗，起重机械的能效测试需要关注这部分能耗，起重机械启动时，可以利用电能表测量供电系统的电流，最后再累加这部分能耗和供给能。

3.3计算有效能

有效能是指在正常使用起重机械的过程中，物体移动过程产生的能量，这种能量是起重机械完成工作必须利用的能量。例如加大起重机荷载的过程中，需要利用很多有效能降低重力影响，在水平移动过程中，由慢速转为快速，需要利用有效能克服摩擦力。测算起重机械的有效能，需要科学地测算一个固定周期内起重机械的有效能，也就是物体抬升过程或者水平移动过程中需要消耗的能量。

4起重机械的节能途径

4.1从降低起升机构质量入手

（1）采用高性能电动机

在中国，相同容量的电动机的重量约为德国的1/3。鼠笼式电动机的底座很大，可以大大减少。如果永磁同步电动机得到普及，则与异步电动机相比，其体积可减小约30％，电动机效率可提高约8％，电力可节省10％或更多。高功率因数可维持在额定负载的25％至120％的范围内，实现力和扭矩的非接触式传递，无须机械连接即可实现联接，并且运行平稳。电机噪音也大大降低。

（2）采用高质量减速器

国外减速机采用封闭式加工，目前的加工技术尚未解决，在材料，热处理，测试，3D加工中心等各个行业都面临挑战。目前，应首先推广硬齿还原剂以改善功率为20％时，齿轮和其他传动部件的容量也大大增加。

（3）改善卷筒形式

较大直径的卷筒可增加绳索承载能力，并降低起重机手推车的尺寸和质量。然而，增加减速比需要使用螺旋锥齿轮，这更加难以制造。

4.2变频调速技术

起重机的工作特性是间歇运动。也就是说，操作周期中相应的重播，运输，卸载和其他动作机制是交替的。为确保起重机械生产的可靠性，在设计中装有动力驱动器时，要有一定的余量。在正常情况下，电动机将在满负荷下运行。扭矩过大不仅会满足动力驱动的要求，还会增加有功功率的消耗，从而浪费电能。此外，以额定速度制动起重机会进一步损坏机身。它耐磨且消耗更多能量。为了改变这种情况，可以通过改变电动机定子的供电频率并改变同步速度来实现用于速度调节的变频技术。随着技术的进步，变频调速器的性能也在不断提高。将变频调速技术应用于起重机，将大大提高制动性能，降低制动效果，延长起重机的使用寿命，消耗能量。

4.3采用高质量减速器

减速器广泛用于各种机械设备中，并且有很多型号。20世纪中国研究起重机专用减速器，但从那时起，技术水平与发达国家之间存在很大差距。主要由于其承载能力低，寿命短，难以满足曳引机高负荷工作环境的要求。由于曳引机具有间歇操作的特性，具有频繁的暂停和重新启动，因此对减速器的制动特性和承载特性有很高的要求。现在我们可以提供硬齿减速器。减速器的性能已大大提高。此外，对于特殊的操作要求，可以选择行星式制动器，以减少制动器磨损并减少电能消耗。

4.4加强对起重机的日常维护与保养

每周检查制动器上的螺母、定位板是不是齐全、出现松动的情况，杠杆及弹簧有无裂纹，制动轮上销钉螺栓和缓冲垫圈是不是松动以及齐全；轨道上是不是有阻碍桥机运行的异物；检查螺栓是不是松动或者短缺。每月对齿轮适当地润滑，检查减速器等底座的螺栓的紧固情况，若有情况，逐个紧固。

5结束语

综上所述，当前我国起重机械技术的主要发展趋势就是节能，不仅要实现零部件和控制系统等单元的节能需求，在起重机械设计和制造及管理等方面，也都要注重落实起重机械的节能措施。在今后的发展过程中，需要加大力度研究起重机械的能效测试与节能措施，这有利于促进我国经济的发展，同时也关系到我国社会整体效益。研究起重机械的能效测试与节能措施，符合节约型社会的建设需求，具有巨大的社会价值。

参考文献：

[1]丁曙光.起重运输机械现代化安全管理系统研究[J].机械管理开发,2019（6）:252-253,286.

[2]施倚.冶金企业起重机械存在哪些较大危险因素如何预防[J].劳动保护,2019（5）:95.

[3]陈军胜.浅析起重机械意外漏电的检验与故障排除方法[J].山东工业技术,2019（12）:46.