起重机械的能效测试与节能措施分析

杜怀阳(阳泉市特种设备监督检验所,山西 阳泉 045000)

起重机械是现代工业必需的生产设备，广泛地用于工厂、港口、建筑工地、市政工程、矿山、铁路、停车库等场所，完成各种物料、设备的起重、运输、装卸、安装和人员输送等施工与作业。随着石油煤炭等资源的日益枯竭，人们在重视起重机械的安全性和可靠性的同时，越来越多的开始关注起重机械的能耗情况。目前，起重机械的能效与节能工作已经不仅仅是技术方面的革新，而是已经上升到了法律的高度，成为了一项强制性的要求,在2014 年出台的特种设备安全法中就有明确的规定。

1 起重机械能耗分析

起重机械是一种间歇动作的搬运设备，其工作是周期性的，一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载，然后返回原处，直至下一次取物开始等环节。经常起动、制动、正向和反向运动是起重机动作的基本特点。

起重机械一般安装在厂房内轨道上，或者安装在露天地面轨道上，在实际的应用中，由于起重机械自身尺寸较大，影响到厂房的高度及宽度，实际电能消耗也较大，起重机对轨道的载荷直接影响到厂房结构的设计要求和对地基础的设计要求，进而影响建筑材料和土地资源的利用等。

起重机械的工作特点可归纳如下：①具有庞大的金属结构，自重可达额定起重量的百分之七十。②所吊运的重物种类繁多，且载荷变化较大。③启动制动比较频繁，且作业周期较长。根据以上对起重机械作用特点的分析，可以得出起重机械的能耗方式，主要有：结构方面主要是材料消耗，结构自重对能源消耗有很大影响；机构零部件主要是加工工艺的消耗；控制系统主要是能量消耗的影响。

根据起重机械的耗能方式来研究起重机械的能效。首先，结构方面在吊运货物时，货物下降时的重力势能减小，这部分能量随着货物的制动停止转换为热能消耗。第二，调速时电能通过电阻器转变成热能引起的能量损失。第三，制动时机械能转变为热能引起的能量损失。

2 起重机械能效测试

起重机的能效测试是一项非常严谨和细致的工作，也是起重机械监督管理部门和检验检测部门一项具有前瞻性的重要工作。目前，起重机械的能效测试并没有统一的标准和方法，具体的测试工作也是各不相同，本文将从整体介绍一下起重机械能效测试的主要内容。

(1)测试工况。测试起重机械的能效首先应该明确测试工况。起重机械能效是：规定一个测试周期，将起重机械吊具吊起载荷加速至额定起升速度运行，从初始状态正常操作达到规定高度。在能效测试起重机械中，规定高度是起重机械从开始到额定速度，起升机构运行一分钟的高度。(2)供给能的计算。确定了测试工况以后，需要计算输入能量。起重机械的输入能量为电网供给的电能，在作业过程中起重机械启动频繁，启动过程中不可避免的需要消耗一定的能量，因此需要使用电能表测量输入的能量。(3)有效能计算。起重机械有效能的计算通常是起重机完成一个周期所消耗的能量，也就是起重机将目标物体提升到制定位置时所做的有用功。有用功的大小等于起重机提升目标物体的动能和势能总和。(4)能效比的计算。能效比是检验起重机节能评价的有效依据，也是起重机械将目标物体提升到制定位置时所消耗能源利用效率的衡量标准。

3 国内外起重机械节能技术研究现状

起重机是高能耗设备，欧美发达国家的起重机节能技术已比较成熟，并且在这方面已取得了优异成绩，节能成果显著，大大促进了起重机械行业的持续快速发展。近年来,随着国家鼓励和支持节能技术的创新与进步，我国在起重机节能设计与改造方面已取得了较大进步，然而与发达国家相比，我国在起重机械节能技术方面还有比较大的差距，需要我们不断的借鉴与学习。

4 起重机械节能措施研究

节能是当我国当前社会的重要任务，决定着我国经济发展的可持续性。目前，起重机械的节能措施主要有以下几种。(1)采用能量回馈技术，将起重机械运行中丢失的能量回馈到能量回收系统，以实现能量利用的最大化。(2)采用变频调速控制系统。起重机械安装变频装置可以有效减弱由于起重机设备启动时对电网的冲击力，有效减少起重机械在启动过程中能源的消耗与调速电阻的转差功率损耗，有效提高起重机械的能效比。(3)采用提高起重机械的结构精密度。通过提升卷筒及滑轮效率、传动效率、滑轮组的效率等，进而提高起重机的机械效率，达到节能的效果。

5 结语

目前，我国起重机械的能效测试和节能技术研究还处于初级阶段，只有针对起重机械某一方面的节能技术。通过对起重机节能原理进行分析研究，提出起重机能效指标与评价方法，可以为起重机械相关法律法规的制定奠定基础，推动我国起重机节能技术的快速发展。

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