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1、起重機械節(jié)能應(yīng)用技術(shù)分析    摘 要 近些年來,我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展,各種重機械需求量也隨工作量的增大而大大上升。其中,起重機是我國經(jīng)濟發(fā)展中不可或缺的物料搬運和工業(yè)安裝的設(shè)備,也是我們在平?;顒又须S處可見的設(shè)備,平移或運輸機電設(shè)備以及為專注于重工業(yè)的企業(yè)安裝設(shè)備等等,到了單憑人力搬運不了東西的時候,人們總能想到它。伴隨著人類生產(chǎn)與活動規(guī)模的擴大,國家快速發(fā)展,機械化與自動化程度要求越來越高,與之相對應(yīng)的起重機械技術(shù)也同樣在以飛快的速度發(fā)展,而且使用范圍也愈來愈廣。 關(guān)鍵詞 起重機械;節(jié)能;技術(shù) 中圖分類號:TH21 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:167175

2、97(2013)042-104-02 起重機械的本義是指吊運頂舉重物或頂舉重物吊運或搬運物料的機械。主要用于垂直升降以及垂直升降并且水平移動重物的機電設(shè)備,例如額定的起重量大于等于1 t,還能夠提升高度至大于等于2 m的起重機等?;鹆Πl(fā)電廠設(shè)備和材料的就位、卸車、組裝和找正裝都會使用到它。根據(jù)起重機使用的電源,可將其大致分為采用燃油發(fā)電機供電與公共供電網(wǎng)絡(luò)供電兩類?,F(xiàn)今,國家加大力度支持節(jié)能技術(shù)的研究和開發(fā)工作,并且在一定程度上極力推廣,以求促進節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新和進步。如此一來,起重機械的節(jié)能改造工作,就必須進行了。所以,在使用起重設(shè)備的同時,堅持落實國家能源發(fā)展戰(zhàn)略,把節(jié)約放在首位,就成了我們

3、現(xiàn)階段的目標(biāo)。 1 起重機的工作原理 1.1 主要組成 起重機主要由驅(qū)動裝置、工作機構(gòu)、取物裝置、操縱控制系統(tǒng)以及金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成。 1)驅(qū)動裝置:是驅(qū)動工作機構(gòu)的主要動力設(shè)備。 2)工作結(jié)構(gòu):起重機是通過一個機構(gòu)的單獨運動或者多個運動合成運動來工作的。其主要機構(gòu)有起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、變幅機構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。 3)取物裝置:常用的有吊環(huán)、吊鉤以及專為集裝箱設(shè)計的抓手等等。這需要根據(jù)物料的形狀、大小尺寸來決定使用不同的取物裝置。 4)操縱控制系統(tǒng):通過電氣以及液壓系統(tǒng)來控制起重機的運行,保證起重機的安全順利運行。 5)金屬結(jié)構(gòu):是起重機的最重要組成,它使起重機能夠作為一個整體,順利地運行,如果,金屬結(jié)

4、構(gòu)造成損壞,后果將不堪設(shè)想。 1.2 工作原理 在雙筒鉸車上,一組卷筒引出一支鋼絲繩,用來支持,另一組則引出一支做開閉使用。抓半張開,落到要取物品上,此時收攏開閉的鋼絲繩,鋼絲繩拉動橫梁,閉合兩腭板,抓斗里盛滿了物料,用于起升支持的鋼絲繩吊起抓斗,用行車送至卸料場地,用于支持的鋼絲繩不動,然后松下開閉繩,抓斗張開,卸下抓取的物料。起重機具有起重載荷不均勻性、間歇式循環(huán)作業(yè)、機構(gòu)負載不等時性、各機構(gòu)運動循環(huán)不一致性、多人參與配合作業(yè)等的特點,這勢必將會增加起重機作業(yè)的復(fù)雜性、危險范圍大,所以起重機的安全格外重要。 2 起重機對能源的消耗以及對環(huán)境的污染 2.1 起重機對能源消耗的特點 起重機主要

5、是靠內(nèi)部各個機構(gòu)的協(xié)調(diào)運動實現(xiàn)正常作業(yè)的,它的動力源要消耗電能。起重機自身消耗的結(jié)構(gòu)主要有材料消耗;本身結(jié)構(gòu)自重對能源的消耗也會產(chǎn)生很大的影響;機械的零部件主要有加工過程中工藝的消耗;控制系統(tǒng)主要反映在對能量消耗的影響上。起重機在工作過程中有大量的勢能與電能的相互轉(zhuǎn)換,故會造成許多不必要的損失能量。 2.2 起重機對環(huán)境的污染 由于起重機工作過程中的能源消耗狀況不容樂觀,其對周邊環(huán)境也造成了一定的污染。起重機排出大量氣體,產(chǎn)生噪聲污染,影響了居民的正常生活狀態(tài),長久下去,不僅會造成能源的不科學(xué)利用,還會對環(huán)境造成一個巨大的隱患。 3 節(jié)能方面及措施 1)利用燃油發(fā)電機供電的起重機械,燃油通過一

6、系列轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娔苓@一過程的效率極低。早前,國內(nèi)外已對這一技術(shù)進行了研究,這種類型的起重機節(jié)能技術(shù)由于燃油轉(zhuǎn)換成電能之后就不能實現(xiàn)逆向轉(zhuǎn)換,因此把電動機運行于發(fā)電狀態(tài)下產(chǎn)生的電能盡量儲存下來一可行的解決方法。如果額外添加一個較小容量電源穩(wěn)定的裝置,使起重機械處于相對正常待命狀態(tài)可以達到這一目的。另外,通過減慢燃油機待速度可以比較明顯地減小油量損耗。現(xiàn)在,我們從宏觀范圍來考慮問題就會更加凸顯效果。比如,合理規(guī)劃并且合理地配置生產(chǎn)所需設(shè)備,盡量使起重機高機動性的特點表現(xiàn)不出來,使用供電網(wǎng)絡(luò)供電,較少地使用燃油發(fā)電機供電,那么能源消耗量將會實現(xiàn)從根本上的降低。 2)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。目前,我國工廠大多數(shù)使

7、用橋式起重機,它的結(jié)構(gòu)尺寸相對于國外同型號同噸位的產(chǎn)品大了很多很多,除結(jié)構(gòu)尺寸上的差別外,在材料上也有很大差別。對于這一情況,在設(shè)計階段減少非必須的自重是十分有效的途徑。我國國內(nèi)有眾多學(xué)者專家在對這方面進行研究,因此,我國已形成了比較成熟的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)。 對數(shù)臺起重機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行優(yōu)化及分析比較并且經(jīng)過對結(jié)后,發(fā)現(xiàn)在跨度較大的情況下,影響起重機結(jié)構(gòu)系統(tǒng)重量的決定性因素是結(jié)構(gòu)剛度與穩(wěn)定性條件,然而強度影響不是最重要的。 由此采用了兩種方法:一種方法是數(shù)值法,使用有限元分析軟件ANSYS進行結(jié)構(gòu)分析,并且為采用優(yōu)化程序?qū)χ髁哼M行必要的優(yōu)化設(shè)計。第二種方法則使用解析法,對起重機箱型主梁實行結(jié)構(gòu)分析,最

8、后使用MATLAB軟件計算優(yōu)化方案,來達到用料最省的目的。 3)提倡生產(chǎn)高性能變頻調(diào)速裝置。使用高性能變頻調(diào)速裝置,可以使啟動轉(zhuǎn)矩與低速轉(zhuǎn)矩高、使其速度控制的范圍寬、速度的響應(yīng)迅速、對電網(wǎng)的適應(yīng)性強等特點。其完善的保護功能如輸入與輸出的斷相和錯相、過流、接地、加(減)速的時間可調(diào)等。特別是直接轉(zhuǎn)矩接入控制技術(shù)和矢量控制技術(shù)的使用,使得交流電動機具備了比直流電機更好的動態(tài)特性,這對于改善起動機調(diào)速的性能、減少起(制)動沖擊以及提高工作效率與功率因數(shù)都是十分有益的。 4)加強對起重機的日常維護與保養(yǎng)。每周檢查制動器上的螺母、定位板是不是齊全、出現(xiàn)松動的情況,杠桿及彈簧有無裂紋,制動輪上銷釘螺栓和緩

9、沖墊圈是不是松動以及齊全;軌道上是不是有阻礙橋機運行的異物;檢查螺栓是不是松動或者短缺。每月對齒輪適當(dāng)?shù)貪櫥?,檢查減速器等底座的螺栓的緊固情況,若有情況,逐個緊固。檢查大車軌道的情況,螺栓是否松動以及短缺,壓板是不是固定在了軌道上,軌道是否有裂紋與斷裂;兩軌道接頭處間隙是不是1 mm-2 mm(夏季)或者3 mm-5 mm(冬季),接頭的上下以及左右的錯位是不是超過了1 mm。半年一次的檢查主要檢查主梁是否變形嚴重。檢查小車軌道狀況??蛰d的時候,主梁下擾動不應(yīng)當(dāng)超過本身跨度的1/2000;主梁向內(nèi)的水平旁彎道不可以超過測量長度的1/1500;小車軌道不應(yīng)該產(chǎn)生卡軌的現(xiàn)象。注重日常的維護與保養(yǎng)將

10、會使起重機大大受益。 5)回收由勢能轉(zhuǎn)換的電能。因為分離元件的離散性高、壽命短,嚴重影響了調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性。所以,模擬系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整比較麻煩,經(jīng)常會影響到設(shè)備的正常使用,這樣不利環(huán)保和節(jié)能。如果把定子的調(diào)壓以及調(diào)速系統(tǒng)改成帶電能反饋節(jié)能型的變頻調(diào)速系統(tǒng),并且取消接觸器控制以及轉(zhuǎn)子電阻,對關(guān)鍵器件進行引進、通過自主技術(shù)對線路進行改造,達到降低成本的目的。這幾個方面對起重機節(jié)能以及改造是十分有好處的。 4 結(jié)束語 節(jié)約能源是當(dāng)我國經(jīng)濟發(fā)展大趨勢。起重機械節(jié)能的途徑,體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)、機構(gòu)的零部件的控制系統(tǒng)等各個方面,體現(xiàn)在制造、設(shè)計等各個階段,體現(xiàn)在管理技術(shù)、材料等等。起重機節(jié)能成果的實現(xiàn)仍舊存在材料研發(fā)等方面的“瓶頸”,因此需要政府的有關(guān)部門以及其他各個行業(yè)的大力支持。沉舟測畔千帆過,只要把起重機節(jié)能改造益處大力宣傳好,把節(jié)能的技術(shù)不斷進行完善,讓用戶能夠嘗得到改造所帶來的甜頭,那么,起重機的節(jié)能事業(yè)一定會取得顯著成效。 我國能源總量雖然多,但是人均的占有量少。人均淡水資源占有量僅為世界人均的四分之一,人均耕地面積不到世界平均水平的40%。因此,節(jié)約能源是落實科學(xué)發(fā)展觀、

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