黃 冀，梁杰金，嚴 波，許志偉，陳春潮，羅 貞

（廣西壯族自治區(qū)特種設備檢驗研究院，廣西 南寧 530219）

節(jié)能減排是我國的一項基本國策。2014年1月1日正式實施的《中華人民共和國特種設備安全法》將節(jié)能環(huán)保列入特種設備工作原則，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)特種設備安全與節(jié)能。在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》、《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《高耗能特種設備節(jié)能監(jiān)督管理辦法》均明確提出能源消耗應降低的指標。節(jié)能減排作為一項長期基本國策，對各行各業(yè)都產(chǎn)生重要的影響。

近年來，我國建筑施工中對塔式起重機的需求量猛增，每年新增塔機數(shù)萬臺，塔機市場保有量已達到近40萬臺，而且大型塔機越來越多，每年在用塔機耗電量十分巨大，提高塔機能源利用效率意義重大[1]。

按照T/CCMA 0036-2015《塔式起重機能效測試方法》[2]給出的測試方法，針對小車變幅塔式起重機進行起升機構、變幅機構、回轉機構運行的能效測試研究與應用，有助于推動塔式起重機節(jié)能技術的研究。

1 塔式起重機能效計算

1.1 供給能計算

供給能即為塔式起重機載重、空載運行所消耗的總能量。

式中Ed——一個工況的供給能，kJ；

Dj——一個工況的平均耗電量，kW。

為了盡量體現(xiàn)塔式起重機工作實際情況，同時便于實現(xiàn)，我們將測試工況選擇最大幅度（工況A）、90%最大起重量（工況B）、60%最大起重量（工況C）三種代表性工況，每種測試工況下的工作循環(huán)包括帶載起升、變幅、回轉、下降動作，隨后空載返回。分別取A、B、C工況的3個工作循環(huán)的算術平均值為每個工況供給能，其公式如下：

綜合A、B、C工況：

式中Eda、Edb、Edc—— A、B、C工況3個工作循環(huán)的算術平均供給能，kJ;

Dj—— 一個工作循環(huán)的平均耗電量，kWh。

1.2 有效能計算

有效能是塔式起重機完成物體位移時理論上必須消耗的能量，計算每個工況時的有效能均只計算塔式起重機帶載運行的有效能，空載運行有效能較小忽略不計。因此，每個工況的有效能計算公式如下：

工況A

工況B

工況C

綜合A、B、C工況：

式中Eya、Eyb、Eyc—— A、B、C工況一個作業(yè)循環(huán)的有效能，kJ;

Q1、Q2、Q3—— 工況 A、B、C 的載荷質量，kg;

Q4——吊具質量，kg；

H——起升高度，m；

v1、v2、v3—— 工況 A、B、C 的起升速度，按v1＝H/t1，v2＝H/t2，v3＝H/t3計算，m/s；

v—— 空載時起升速度，按v=h/t4計算，m/s；

k—— 考慮變幅、回轉耗能的系數(shù)，小車變幅塔機取k=1.1

1.3 能效ξ計算

2 塔式起重機運行能效測試方法

2.1 測試裝置及測量儀表的安裝

2.1.1 測量儀器

測試儀器包括：三相電能及功率質量分析儀、萬用表、鉗型電流表、測距儀、便攜式測試燈、溫濕度計、驗電器及常用電工工具等。

2.1.2 測試點的設置

塔式起重機實際消耗電能測試電能表安裝在塔機主供電線路總斷路器之后，并置于塔機下方平臺或桌面上，距塔機塔身最近一面直線距離不超過10m，測試點設置具體如圖1所示。

圖1 塔式起重機實際消耗電能測試點的設置

2.2 測試需滿足的條件

應在相應產(chǎn)品標準規(guī)定的工作條件下進行測試，同時應滿足以下要求。

1）風速應小于3m/s。

2）環(huán)境濕度應滿足相關產(chǎn)品標準中的規(guī)定。

3）測試載荷質量與規(guī)定值的偏差不應大5%。

4）供電系統(tǒng)在塔式起重機饋線接入處的電壓波動不應超過額定值的±10%。

5）三相電壓不平衡率不應大于1.5%。

6）起升和下降的實際測試高度與規(guī)定值的偏差不應大于±5%。

2.3 測試過程

2.3.1 測試前準備

1)測試前塔式起重機應在空載的情況下進行不少于5次全程運行。

2)應采取措施保證測試過程中塔式起重機獨立操作、不受干擾。

3)應對提升高度進行確認。

2.3.2 測試程序

對應工況下，吊具從初始位置（規(guī)定幅度處）吊起測試載荷，邊起升邊加速至額定起升速度，起升至規(guī)定高度，向內(nèi)變幅相應距離，回轉180°，將測試載荷放至規(guī)定位置，吊鉤脫離吊重物，空鉤原路返回，即按起升至規(guī)定高度→回轉→變幅→下降順序，將吊鉤停止在距起點位置上方1.5m處，完成一個工作循環(huán)。每個工況都完成3個工作循環(huán)。

2.3.3 測試工況

工況A：最大幅度L1，測試用載荷Q1為此處最大起重量的90%，起升高度、變幅距離見表1。

表1 小車變幅塔機測試工況起升高度與變幅距離

工況B：測試用載荷Q2為最大起重量的90%，相應最大幅度L2，起升高度、變幅距離見表1。

工況C：測試用載荷Q3為最大起重量的60%，相應最大幅度L3，起升高度、變幅距離見表1。

3 測試案例

3.1 測試樣機信息

將上述測試方法應用于某制造企業(yè)傳統(tǒng)技術與新技術塔式起重機的能效比對中，測試樣機信息如表2，測試現(xiàn)場如圖2所示。

圖2 測試現(xiàn)場

3.2 樣機測試工況

QTZ5611塔式起重機能效測試工況如表3所示。

表2 傳統(tǒng)技術與新技術塔式起重機信息對照表

表3 QTZ5611塔式起重機能效測試工況

3.3 測試結果

QTZ5611塔式起重機能效測試結果見表4。

采用上述測試方法在綜合A、B、C工況下得知，采用新技術樣機比采用傳統(tǒng)技術樣機節(jié)能49.14%－30.82%＝18.32%。測試結果與廠家預期一致。

表4 QTZ5611塔式起重機能效測試結果

4 結 論

小車變幅塔式起重機運行能效測試方法有助于推動塔式起重機節(jié)能技術的研究，幫助用戶選擇正確的節(jié)能塔式起重機，并由此指導和促進塔式起重機生產(chǎn)企業(yè)研究、應用節(jié)能技術，生產(chǎn)低能耗的產(chǎn)品，促使企業(yè)有計劃地開發(fā)節(jié)能高效產(chǎn)品、推動產(chǎn)品能效水平的提高。

[參考文獻]

[1]吳學松，劉 偉，吳 靜，等.塔式起重機能效測試方法與節(jié)能探討[J].建筑機械化，2015，(8)：28-31.

[2]T/CCMA 0036-2015，塔式起重機能效測試方法[S].

[3]朱傳帥.動臂塔式起重機回轉液壓系統(tǒng)節(jié)能研究[D].大連：大連大學，2014.

[4]胡曉博.塔機（門座式起重機）的能耗分析與節(jié)能設計研究[D].西安：長安大學，2014.