起重机械节能应用技术分析

摘 要 近些年来，我国经济迅猛发展，各种重机械需求量也随工作量的增大而大大上升。其中，起重机是我国经济发展中不可或缺的物料搬运和工业安装的设备，也是我们在平常活动中随处可见的设备，平移或运输机电设备以及为专注于重工业的企业安装设备等等，到了单凭人力搬运不了东西的时候，人们总能想到它。伴随着人类生产与活动规模的扩大，国家快速发展，机械化与自动化程度要求越来越高，与之相对应的起重机械技术也同样在以飞快的速度发展，而且使用范围也愈来愈广。

关键词 起重机械；节能；技术

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-104-02

起重机械的本义是指吊运顶举重物或顶举重物吊运或搬运物料的机械。主要用于垂直升降以及垂直升降并且水平移动重物的机电设备，例如额定的起重量大于等于1 t，还能够提升高度至大于等于2 m的起重机等。火力发电厂设备和材料的就位、卸车、组装和找正装都会使用到它。根据起重机使用的电源，可将其大致分为采用燃油发电机供电与公共供电网络供电两类。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。如此一来，起重机械的节能改造工作，就必须进行了。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。

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，它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 节能方面及措施

1）利用燃油发电机供电的起重机械，燃油通过一系列转换变为电能这一过程的效率极低。早前，国内外已对这一技术进行了研究，这种类型的起重机节能技术由于燃油转换成电能之后就不能实现逆向转换，因此把电动机运行于发电状态下产生的电能尽量储存下来一可行的解决方法。如果额外添加一个较小容量电源稳定的装置，使起重机械处于相对正常待命状态可以达到这一目的。另外，通过减慢燃油机待速度可以比较明显地减小油量损耗。现在，我们从宏观范围来考虑问题就会更加凸显效果。比如，合理规划并且合理地配置生产所需设备，尽量使起重机高机动性的特点表现不出来，使用供电网络供电，较少地使用燃油发电机供电，那么能源消耗量将会实现从根本上的降低。

2）进行结构优化。目前，我国工厂大多数使用桥式起重机，它的结构尺寸相对于国外同型号同吨位的产品大了很多很多，除结构尺寸上的差别外，在材料上也有很大差别。对于这一情况，在设计阶段减少非必须的自重是十分有效的途径。我国国内有众多学者专家在对这方面进行研究，因此，我国已形成了比较成熟的结构优化技术。

对数台起重机结构系统进行优化及分析比较并且经过对结后，发现在跨度较大的情况下，影响起重机结构系统重量的决定性因素是结构刚度与稳定性条件，然而强度影响不是最重要的。 由此采用了两种方法：一种方法是数值法，使用有限元分析软件ANSYS进行结构分析，并且为采用优化程序对主梁进行必要的优化设计。第二种方法则使用解析法，对起重机箱型主梁实行结构分析，最后使用MATLAB软件计算优化方案，来达到用料最省的目的。

3）提倡生产高性能变频调速装置。使用高性能变频调速装置，可以使启动转矩与低速转矩高、使其速度控制的范围宽、速度的响应迅速、对电网的适应性强等特点。其完善的保护功能如输入与输出的断相和错相、过流、接地、加（减）速的时间可调等。特别是直接转矩接入控制技术和矢量控制技术的使用，使得交流电动机具备了比直流电机更好的动态特性，这对于改善起动机调速的性能、减少起（制）动冲击以及提高工作效率与功率因数都是十分有益的。

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。检查大车轨道的情况，螺栓是否松动以及短缺，压板是不是固定在了轨道上，轨道是否有裂纹与断裂；两轨道接头处间隙是不是1 mm-2 mm（夏季）或者3 mm-5 mm（冬季），接头的上下以及左右的错位是不是超过了1 mm。半年一次的检查主要检查主梁是否变形严重。检查小车轨道状况。空载的时候，主梁下扰动不应当超过本身跨度的1/2000；主梁向内的水平旁弯道不可以超过测量长度的1/1500；小车轨道不应该产生卡轨的现象。注重日常的维护与保养将会使起重机大大受益。

5）回收由势能转换的电能。因为分离元件的离散性高、寿命短，严重影响了调节系统稳定性。所以，模拟系统的参数调整比较麻烦，经常会影响到设备的正常使用，这样不利环保和节能。如果把定子的调压以及调速系统改成带电能反馈节能型的变频调速系统，并且取消接触器控制以及转子电阻，对关键器件进行引进、通过自主技术对线路进行改造，达到降低成本的目的。这几个方面对起重机节能以及改造是十分有好处的。

4 结束语

节约能源是当我国经济发展大趋势。起重机械节能的途径，体现在结构控制系统、机构的零部件的控制系统等各个方面，体现在制造、设计等各个阶段，体现在管理技术、材料等等。起重机节能成果的实现仍旧存在材料研发等方面的“瓶颈”，因此需要政府的有关部门以及其他各个行业的大力支持。沉舟测畔千帆过，只要把起重机节能改造益处大力宣传好，把节能的技术不断进行完善，让用户能够尝得到改造所带来的甜头，那么，起重机的节能事业一定会取得显著成效。

我国能源总量虽然多，但是人均的占有量少。人均淡水资源占有量仅为世界人均的四分之一，人均耕地面积不到世界平均水平的40%。因此，节约能源是落实科学发展观、转变经济增长方式、从根本上缓解资源的约束、减轻环境的压力、全面实现建设小康社会目标以及经济可持续发展的必由之路。

参考文献

[1]彭光玉.桥门式起重机的环保与节能设计思考[J].数字技术与应用，2010.

[2]罗婉霞.国外起重机制造业的发展趋势及中国起重机制造业的现状[J].机械开发，2009.

[3]李海金.着力构建食品安全监管长效机制[J].2005.

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