起重機械節能應用技術的探討

摘 要：隨著國民經濟的高速發展，國內基礎建設規模、吊裝設備的體積和質量也越來越大，社會工業化水平的提高，督使各種類型起重機械相繼問世，這些起重機械已經成為火電建設關鍵生產力要素。同時起重機械使用能耗問題一直困擾著起重機械的發展，一般來說，對于起重機的起重量要求越大，起重速度要求越高，就勢必能耗很高。因此，使用成本也很高。而我們國家能源并不豐富，國家大力倡導節能減排，在這種背景下，起重機械必須跟上時代的步伐，增加資金投入，加大研發力度，積極通過技術創新把能耗降下來，從而更好地為國民經濟的發展做貢獻。文章介紹了起重機械的基本概況，分析了其耗能特點，并探討了幾種節能技術和方法。

關鍵詞：起重機械；節能；技術

1 起重機械的概況

起重機械主要用于重物的頂舉和吊裝，為了實現這種功能，起重機械主要由動力裝置、起升裝置、運行裝置、取物裝置、操控系統等部分組成[1]。其中操控系統是起重機械的神經中樞，主要實現對其它裝置的控制，控制它們的方向、力度、幅度、開合等等。動力裝置主要是為起重機提供動力，這是起重機所有裝置中能耗最大的部件。取物裝置常見的就是抓斗，可以自由開合，實現對重物的抓舉。起升裝置主要作用是實現對重物的提升和下放，一般來說，起重機的一個重要功能就是垂直搬運重物，提升裝置就是為實現這一作用而設計的。起重機械常見的有兩種，一種是以電力為主要能源，一種是以燃油為主要能源。前一種起重機械通常用于火電建設工程橋門式起重機和塔式起重機作業，這種工作一般來說對起重機械的機動性要求不高，很多都是在固定或做往復運動地點作業的，因此使用公共電網提供動力比較適合。但是有的起重工作作業地點需要不斷變換，對起重機械的機動性有較高要求，使用電能就很不方便，于是又有一種使用燃油的起重機械。

2 起重機械的能耗及其特點

2.1 能源消耗的環節

首先是對電能和燃油的消耗。起重機結構復雜，部件眾多，在重物頂舉和吊裝過程中需要各個工作裝置協調合作方能實現重物的安全準確的搬運工作。在這一過程中，起重機械需要消耗大量電能和燃油。另外，起重機械主要結構為金屬構件，其自身質量比較大，這也增加的起重機械的能耗。其次，在起重機械工作過程中還會消耗自身，由于起重工作從事都是繁忙勞動，所以對機械的損傷比較大，起重機械自身的消耗也是其能耗的一個重要組成部分。

2.2 能源消耗的特點

以往由于技術因素影響，起重機械設計和制造技術還不成熟，導致起重機械工作效率不高，耗能量大，且噪音刺耳，對操作人員和周圍居民造成嚴重干擾。

3 起重機械節能技術的應用

3.1 結構優化技術

任何事物都由多種要素組成，而這些要素的組合方式就成為事物的結構。在哲學中人們知道，事物質變的一個重要形式就是結構的變化，質變的一個重要的實現途徑就是優化事物各要素的排列組合。起重機械結構復雜，具有許多的部件，當然可以通過優化其結構的方式來實現降低能耗的目的。目前，我國多數起重機械都是橋式結構，而且機身龐大，與國外同等產品相比顯得過于笨重，因此能耗也要高出許多。因此，有必要對其結構進行改進，對此，相關學者已經進行了卓有成效的研究，通常使用計算機技術和軟件技術，設計出針對起重機械的結構分析軟件，對起重機械的結構進行分析，通過結構優化程序對起重機的主梁進行分析，從而得出優化方案[2]。目前比較成熟的軟件有兩種，一種是有限元分析軟件ANSYS，另外一種是MATLAB軟件。

3.2 運用新興材料技術

隨著社會的發展，材料科學也取得了很大的進步，各種新興材料不斷被研發出來，這些材料往往是由多種元素組合而成的復合材料，具有各種特種功能，例如，質量輕、強度高、耐腐蝕、韌性好等等，在各行各業得到廣泛應用。對于起重機械來說，也應該大量采用新型材料。以往起重機械大量使用鋼鐵作為原料，導致機身龐大笨重，增加了能耗。另外，由于鋼鐵等材料在強度、韌度、耐腐蝕性等方面還不能完全適應重物頂舉工作的要求，使得起重機械零部件壽命較短，從而也增加了能耗。因此，起重機械應該重視引進新材料，當前已經出現了許多適宜于起重機械的新興材料。例如高強度尼龍繩，質量輕，壽命長，是鋼絲繩的理想替代品。還有高陶瓷軸承，具有摩擦系數小、耐高溫等優點，比鋼質軸承性能優越許多?？傊ㄟ^選用新型材料，降低起重機械的自身質量，提高機械部件的壽命，從而降低能耗。

3.3 變頻調速技術

起重機的工作特點是間歇性運動，即在一個工作循環中取料、運移、卸載等動作的相應機構是交替工作的。為了保證起重機械生產的可靠性，設計配用動力驅動時，都留有一定的富余量。通常情況下電機在非滿負荷下運行，除達到動力驅動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費，而且在額定速度下對起重機進行制動則會對機身產生較大磨損，同時還增加了能源消耗[3]。為了改變這一狀況，可以通過改變電動機定子供電頻率來改變同步轉速而實現調速的變頻調速技術。隨著技術的進步，變頻調速裝置的性能不斷得到提升，把變頻調速技術應用在起重機上可以使制動性能大大提高，同時還能夠減少制動沖擊，從而提高了起重機的使用壽命，減少了能源消耗。

3.4 采用高質量減速器

減速器在各種機械裝置中應用廣泛，其型號眾多。我國從20世紀80年代開始研究起重機械專用的減速器，由于起步較晚，技術水平與先進國家有較大差距。主要是承載能力低、壽命短，難以滿足起重機械高負荷的工作環境的要求[4]。起重機械工作具有間歇性的特點，暫停和重啟比較頻繁，因此對減速器的制動性和承載性有較高要求。目前，能夠提供選擇的是硬齒面減速器。該減速器在性能方面較以往有了很大提升。另外，針對特殊作業要求，也可以選擇行星制動器，從而減少制動器磨損，降低電能的消耗。

4 結束語

起重機是國民經濟建設的重要基礎設備，是重要的生產力要素，為我國經濟的發展做出了重要貢獻，但是，起重機械一直存在能耗大的問題，使用成本較高，降低起重機械能耗是一個迫切需要解決的問題。關于這方面的研究已經取得了一些有益的成果，文章從結構優化、部件創新、新興材料等發面論述了起重機節能的一些途徑，希望能夠有助于起重機械的節能降耗工作。

參考文獻

[1]唐靜.混合動力起重機節能系統關鍵技術研究[D].武漢工業大學，2013：68-71.

[2]楊俊，閆錦鋒，陸周艷，等.起重機械的能效測試與節能措施[J].起重運輸機械，2012（2）：4-7.

[3]周亮亮.起重機械節能應用技術分析[J].硅谷，2013（8）：104-105.

[4]李光平，周鐵梁.起重機械節能應用技術的探討[J].水利電力機械，201029（10）：51-53.

作者簡介：蔣磊（1964-），男，江蘇省南京市人，工作單位：中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程公司，職務：工程師。