岸邊集裝箱起重機動力電路能耗測試方法研究*

馮雙昌

(上海市特種設備監督檢驗技術研究院，上海 200083)

岸邊集裝箱起重機動力電路能耗測試方法研究*

馮雙昌

(上海市特種設備監督檢驗技術研究院，上海 200083)

目前岸邊集裝箱起重機數量很多，能耗也很大。針對岸邊集裝箱起重機動力電路的用電情況，提出利用電能質量分析儀通過兩瓦計法測試能耗的方法，并對實際測得的電流和能耗進行分析，為進一步的節能工作提供參考和依據。

岸邊集裝箱起重機;能耗;電能質量分析儀;兩瓦計法

1 引言

岸邊集裝箱起重機是港口集裝箱碼頭前沿的關鍵裝卸設備，主要作為岸邊對集裝箱船舶、車輛進行裝卸作業的起重機［1］。目前，全球岸邊集裝箱數量很多，耗電量也很大。在能源極其緊張的背景下，人們一直試圖降低其能耗［2］。要做好岸邊集裝箱起重機的節能工作，首先應當研究其能耗測試方法，掌握能耗情況。岸邊集裝箱起重機的供電分為兩部分:①動力電路，主要給起升機構、小車運行機構、大車運行機構等動力設備供電;②輔助電路，主要給各種輔機、空調、加熱器、照明等輔助設備供電。筆者以上海振華重工(集團)股份有限公司生產的ZP型65 t岸邊集裝箱起重機為例，研究岸邊集裝箱起重機動力電路的能耗測試方法。

2 試驗樣機參數

此次試驗樣機選擇上海振華重工(集團)股份有限公司生產的ZP型65 t岸邊集裝箱起重機。其主要參數如下:①型號規格為ZP型65 t，工作級別為U8、Q3、A8;②額定載荷，其中，吊具下為65 t，吊鉤梁下為75 t;③起升高度，其中，軌上為36 m，軌下為15 m;前伸距為45 m，后伸距為12 m，軌距為30 m;④主起升速度，其中，滿載為75 m/min，空載為150 m/ min;小車為210 m/min;大車為45 m/min;⑤俯仰時間(單循環)≤6 min。

該岸邊集裝箱起重機的動力電路采用三相三線制供電，沒有中線。如圖1所示，為三相三線制連接示意圖。

圖1 三相三線制連接示意圖

3 測試方法和儀器

對于三相三線制電路，不論負載對稱與否，也不論負載是星形連接還是三角形連接，都可按圖2所示方式進行測量，稱為兩瓦計法［3］。

圖2 兩瓦計法

測試儀器采用HIOKI公司研發的電能質量分析儀PW3198。該儀器由主機、電壓傳感器、電流傳感器以及若干導線組成，能夠全面分析和記錄電能質量，不論是單相還是三相都能安全測量。使用該儀器采用兩瓦計法對三相三線制供電電路進行測量時，其接線方式如圖3所示。電壓傳感器CH1的正極接電路A相，負極接電路B相。電壓傳感器CH2的正極接電路C相，負極接電路B相。電流傳感器CH1接電路A相，電流傳感器CH2接電路C相。如圖4所示，為現場接線實物圖。

圖3 接線方式示意圖

4 能耗測試

4.1 測試過程

測試前，吊具下先吊裝重量為60 T的水箱，然后按照圖5所示循環路徑進行運動。共分為六個階段:階段一，起升機構使吊具上升20 m;階段二，小車水平移動60 m;階段三，起升機構下降20 m;階段四，起升機構上升20 m;階段五，小車沿返回方向水平移動60 m;階段六，起升機構下降20 m，至此回到原點，一個循環結束。為減小試驗誤差，共進行三次循環測試。測試過程中，人工記錄每個階段的起止時間和能耗情況。表2為每個階段的起止時間。

圖4 現場接線實物圖

圖5 吊具循環路徑

表2 每個階段的起止時間

4.2 電流測試結果

如圖6所示為第1次測試所得的電流結果?？梢园l現，電流變化明顯，并且呈現一定的規律。整個過程中共有2次大的波峰(9:59:00和10:00:30左右各1次)、兩次中等波峰(10:00:05和10:01:38左右各1次)、兩串小的波峰(9:59:25和10:00:55左右各1次)。根據實際情況，起升機構和小車運行機構所用電機不同，電流也不同，且起升結構的電流遠遠大于小車運行機構。起升機構在上升階段和下降階段的電流也是不同的，上升階段所需電流更大。據此分析可初步判斷，兩次大的波峰是上升階段，兩次中等波峰是下降階段，兩串小的波峰是小車水平移動階段。圖8為第1次測試中人工記錄的每個階段的起止時間。將圖6、7比較可發現，二者非常吻合，電流變化情況和岸邊集裝箱起重機運動相一致。

圖6 第1次測試的電流結果

圖7 第1次測試中每個階段的起止時間

圖8 第1次測試的能耗圖

4.3 能耗測試結果

如圖8所示，為第1次測試的能耗圖。能耗曲線斜率越大，表明功率越大，能耗增長越快?？梢姡仙A段能耗增長最快，這和電流的分析結果是一致的。

表3為3次循環測試中每個階段的能耗值。通過分析發現幾個特點:①測試的重復性很好，3次測試中同一階段所需的能耗基本相同;②同樣的動作(階段一和階段四的上升、階段二和階段五的小車水平移動、階段三和階段六的下降)，能耗值基本相同;③在上升距離和下降距離相同的情況下，上升所需的能耗遠遠大于下降所需的能耗。

表3 每個階段的能耗值 /kWh

5 結語

針對岸邊集裝箱起重機動力電路的用電情況，提出使用電能質量分析儀通過兩瓦計法測試能耗的方法，并對實際測試的電流和能耗進行分析，為進一步的節能工作提供參考和依據。

［1］ 傅德源.實用起重機電氣技術手冊［M］.北京:機械工業出版社，2011.

［2］ 彭傳圣.岸邊集裝箱起重機能耗與操作量的關系［J］.集裝箱化，2011，22(2):30－32.

［3］ 李 錚，姚 芳.三相電路功率的計算、測量和實驗設計［J］.河北工業大學成人教育學院學報，2005，20(4): 12－16.

Research on the Energy Consumption Test Method of Power Circuit of Quayside Container Crane

FENG Shuang－chang
(Shanghai Institute of Special Equipment Inspection and Technical Research，Shanghai 200083，China)

Nowadays there are quite a number of quayside container cranes in our country，which costs great electricity consumption.Focusing on the electricity quayside container crane，the energy consumption test method is put forward through two active power meters by power quality analyzer.The measured electric current and energy consumption are also analysed and a reference is provided for energy saving.

quayside container crane;energy consumption;power quality analyzer;two active power meters

U653

A

1007－4414(2013)05－0177－03

2013－09－05

國家質檢總局科技計劃項目(編號:2011QK106)

馮雙昌(1982－)，男，山東聊城人，工程師，博士，主要從事電梯、起重機等特種設備檢驗技術和檢驗方法的研究工作。