起重机节能减排的探讨和实践

程晓燕

（广东敏豪起重机械设备有限公司 技术部，广东 佛山 528313）

0 引言

起重机属特种设备，从生产到使用的各个环节都与节能减排关系紧密，因此对于特种设备节能减排也需要从报价、设计、改造、生产、使用各个环节入手，从而最大限度的节约能源和减少污染物的排放。修订后的《中华人民共和国环境保护法》将自2015 年1 月1 日起实施，新法将“保障公众健康”写入总则第一条，将每年的6 月5日定为环境日。从清洁能源公交车到变频节能空调的普及，作为特种设备制造和安装单位，我们更需要做许多有关节能减排方面的研究工作。

1 节能减排的意义和背景

1.1 节能减排的意义［1］

节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。“节能减排”出自于我国“十一五”规划纲要。“十一五”期间，单位国内生产总值能耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%。

目前我国的生态破坏和环境污染已经达到自然生态环境所能承受的极限，为了使经济增长可持续，缓解巨大的环境压力，必须以环境友好的方式推动经济增长。节能减排就是要从源头预防污染产生，最有效地减少资源消耗，不排放废弃物，从而真正解决当代中国的发展困境。

1.2 节能减排的背景［1］

温室气体排放引起的全球气候变化一直备受国际社会的关注。2007 年以来，从世界环境日、八国峰会、亚太经合组织（APEC）峰会到夏季达沃斯峰会等，气候变化、节能减排几乎是逢会必谈的主题。目前，全球气候变暖已经是一个不争的事实，这与使用煤炭、石油等化石燃料的过程中排放二氧化碳的量密切相关。气候变暖是人类共同面临的挑战，需要国际社会共同应对。

2 在设计、改造环节把关

2.1 油改电

据广东省交通科技网报道，广东省交通运输厅2010年厅节能减排示范项目——蛇口集装箱码头轮胎式龙门起重机（RTG）“油改电”项目记载，RTG“油改电”项目主要是通过将RTG 由原来的柴油机驱动改为市电驱动，从而节约了大量柴油的使用。项目改造后，使用市电与使用柴油折合标准煤能耗比较，市电能耗较柴油能耗每年节约标准煤1.1 万t。

RTG“油改电”项目共投资1.1 亿元，项目实施后，蛇口集装箱码头每年节省柴油消耗1.1 万t，增加耗电1 200 万kW 时，两者折合标煤相减每年节约1.1 万t 标煤，同时每年减少二氧化碳排放2 万t。

2.2 简化机构设计［2］

大、小车运行机构的设计采用“三合一”驱动代替传统的通用桥式起重机的大、小车运行机构，不但节约了制造成本，而且降低了整机功率。

1）在设计QD32/5-10.5A5D 通用桥式起重机的过程中，笔者在设计大车运行和小车运行机构时，均优先采用了三合一驱动装置和软起动锥形转子电动机，起重机大、小车运行机构无需串接起动电阻，就可达到起动、制动平稳。其中主起升机构采用卷扬机构，副起升机构采用钢丝绳电动葫芦，该产品集LH 和QD 产品优势于一身，既经济又安全耐用，达到了客户的使用要求，又为客户节约了制造成本达65 000 元以上［3］。

2）而且这台起重机的整机功率从80.3 kW 降到了50.2 kW，按照每年使用720 h 计算（相当于每天运行2 h），大约可以节约电能21 672 kW·h，相应的每年可以节约电费约22 330 元（电费按照1.03 元/（kW·h）计算）［3］。

3）如果这台起重机的主起升电机采用YTSP 变频调速专用电机（带光电编码器），主起升就可以实现无级变速，还可取消电阻器。如果将主起升速度降为3 m/min，则制造成本（电机和减速机及电阻的成本）还可以降低，那么每年的节能效益更加可观［4］。

2.3 结构优化，减轻重量，减低制造成本

笔者设计的QD32/5-10.5A5D 的改进型小车架重量1 245 kg，材料成本约6 230 元，与传统型小车架比较，改进型小车架不但可节约材料成本达3 880 元，而且还节约了人工费达5 000 元［3］。

2.4 机构调速采用变频调速系统［4］

对于工作级别为A5～A8 的订单，向客户建议优先选用具有矢量控制功能的变频调速系统，起重机大、小车运行机构用普通电机加变频器，起升机构采用YTSP 变频调速专用电机加光电编码器控制，就可以减轻闸皮磨损，防止溜钩。

1）因为变频调速将大型起重机由绕线转子电机改变成了鼠笼式电机，不但降低了1/5 以上铜的用量，同时将启动电流降到了正常运行电流的1.5 倍，从而降低了对电源变压器的容量配置的要求，节约了能源。而变频调速有很高的功率因数，且下降过程不从电网获取能量，比常规有调速比要求的起重机节能60%以上［5］。

2）因为变频调速优化了各机构的工作性能，提高了机构的工作效率，又在另一层意义上节约了能源［5］。

3）控制系统的故障率大大降低。采用了变频调速后，控制系统可以大大简化，可靠性大为提高。

如果向南要结婚，把老家那栋老房子做婚房，显然也不太合适，房子已经太老了，要做新房，肯定也需要修葺一番，这花的钱，相当于是无用钱，因为易非已不打算让妈和弟弟再回老家去了，而且将来李倩倩坐月子，老家显然也不方便，别说是妈，就是易非自己，也不想让爸爸的长孙在老家受苦的。

4）调速质量明显提高。采用了变频调速系统后，调速比可达1∶50 以上，调速精度达±1%。且调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。

5）节能效果十分可观。采用了变频调速系统后，不仅外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，而且在吊钩放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源。

6）制动电磁铁的寿命可以大大延长。采用了变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损情况将大为改善。

2.5 速度控制采用变频器控制［6］

在报价阶段就向客户宣传节能减排，并说明虽然加装变频器起重机制造会增加一点成本，但是长期使用节约的电费，大大超过制造阶段所增加的成本。

在考虑通用桥式起重机的设计方案时，速度控制推荐客户优先采用变频器控制，可以避免电阻烧坏，电机烧损，电机启动时冲击电流大等弊病［4］。

1）因为采用变频器，可在空钩时作200%Ve（理论上可达800%Ve（400 Hz 时），Ve为额定载荷下的额定速度）的提速。因空钩的200%Ve提速，要保持同等工作效率，额定载荷下的额定速度可降低1/3 以上［5］。

2）保持同等工作效率作空钩提速时，机构功率的降低可降低整机的体积和质量，又可在一定程度上降低制造成本并节能。空钩提速电机功率的降低更可惠及小车和大车［5］。

3）电机功率的降低，降低了所要求的减速器功率的配置。如此，势必降低起重机对净空高度的要求，降低厂房的设计高度要求，那么就可以降低厂房的制造成本并节能。其节能效果当在20%以上，应尽快开发、完善并推广使用此类系列产品［5］。

2.6 去掉副钩

对于主、副钩无需同时工作的起重机，建议客户去掉副钩，借助轻钩提速，由主钩来保证轻载时的工作效率。或采用主、副钩合用一台变频器的方法，减少机构的配置，从而降低成本，也降低了元器件制造能耗［6］。

3 在制造过程中改进工艺，同样的结构用不同的制做方法

1）对一部分LD、LH、QD 型起重机主、端梁连接进行改型。传统的主、端梁半座半挂式连接采用两块板割开后再搭接成90°，费时费力，浪费材料。笔者公司制作了一个模具，只用一块板在弯板机上直接弯成90°，一次成型，不需要焊接，既美观大方，又省时省力，还节约焊条和电能。客户看到这种结构后，非常满意我们的改进。公司通过主、端梁连接改型，同样也达到了节能减排的目地。

2）起重机油漆由喷漆改刷漆。既改善了工人师傅的工作环境，还可节约油漆，消除了环境污染的隐患。

3）起重机4 条主要焊缝由手工焊接改自动焊接。既提高生产效率，又减少焊条残留，同时也达到了节能减排的目地。

4 在用户使用过程中改进

将一部分起重机由地控方式改遥控操作，既可远距离控制起重机起吊重物和行走，又节约了电缆，减少了电缆损坏的因素，亦可达到节能减排的目地。

5 在安装过程中减少滑触线和电缆线的长度

在起重机安装时，合理配置起重机的线路，减少滑触线和电缆线的长度。既可节约电缆投资，又可降低由于滑触线和电缆线的长度过长引起的电压损耗，节约了投资成本，降低了能耗。

6 结论

特种设备是耗能大户，同时节能潜力巨大。抓紧节能技术的研究与推广，推进特种设备的节能减排工作，是落实科学发展观和保证经济又好又快发展的重要标志，节能减排是国家“十一五”规划纲要转变经济发展方式的关键和保证，作为特种设备制造和安装单位，抓节能减排工作有义不容辞的社会责任。

［1］黄生琪，周菊华.我国节能减排的意义、现状及措施［J］.节能技术，2008（2）：172－175.

［2］王松雷.我国起重机轻量化设计存在的困难及建议［J］.起重运输机械，2012（8）：5-9.

［3］程晓燕.32/5T 通用桥式起重机的改型设计研究［J］.佛山科学技术学院学报，2014（3）：62-64.

［4］张燕宾.变频调速应用实践［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［5］王梅生，许长山.关于起重机节能减排的几点建议［J］.港口装卸，2008（6）：15-16.

［6］三菱电机株式会社.变频器使用手册［M］.北京：兵器工业出版社，1992.