陳國(guó)貴

[摘 要]我國(guó)地勢(shì)復(fù)雜多變，整體呈西高東低的走勢(shì)，其中高海拔地區(qū)占我國(guó)國(guó)土面積的60%以上，而最具代表性的是青藏高原，平均海拔高度為4000m，面積占國(guó)土面積的1/4，隨著交通的發(fā)展，高海拔地區(qū)的工程建設(shè)數(shù)量也日益增多。由于海拔高度的升高，環(huán)境出現(xiàn)氣壓低、空氣稀薄、寒冷、溫差大、干燥氣候等特點(diǎn)，因此，環(huán)境的惡劣對(duì)施工機(jī)械的機(jī)械效率是存在很大的影響?；诖耍恼聦?duì)高海拔環(huán)境對(duì)施工設(shè)備機(jī)械效率的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望為相關(guān)人士提供參考。

[關(guān)鍵詞]高海拔環(huán)境；施工設(shè)備；機(jī)械效率

中圖分類號(hào)：U455.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）17-0117-01

1 高海拔環(huán)境對(duì)工程機(jī)械性能的影響

1.1 對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的影響

a由于大氣壓力低，空氣密度及含氧量減少，故汽缸內(nèi)充氣量減少，過量空氣系數(shù)下降，可燃混合氣過濃，燃燒狀況惡化，發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙現(xiàn)象嚴(yán)重，轉(zhuǎn)速、扭矩下降，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變差，熱負(fù)荷增加。海拔每升高1000m，柴油機(jī)功率下降8%～12%左右。b冷卻風(fēng)扇冷氣重量流量減少，冷卻水沸點(diǎn)降低，導(dǎo)致散熱能力下降、熱負(fù)荷增加。c低溫缺氧導(dǎo)致汽缸充氣量減少，壓縮終點(diǎn)壓力與溫度降低，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火延遲期增長(zhǎng)，同時(shí)機(jī)油粘度增大，使啟動(dòng)阻力矩增大；蓄電池長(zhǎng)期在低溫環(huán)境下工作，啟動(dòng)性能下降，這些均導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)低溫啟動(dòng)困難。d工作環(huán)境風(fēng)沙大，進(jìn)氣阻力上升快，儲(chǔ)塵能力降低，空氣濾清器濾清效率下降、使用壽命縮短，并會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)重要部件嚴(yán)重磨損。e由于混合氣過濃，燃燒室積炭嚴(yán)重，噴油嘴易堵塞，柴油機(jī)早期磨損嚴(yán)重，其可靠性和使用壽命大大降低。f增壓柴油機(jī)增壓器與內(nèi)燃機(jī)匹配運(yùn)行線發(fā)生變化，壓氣機(jī)效率降低，增壓器超速、低速喘振現(xiàn)象增加，扭矩特性變差。g風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)由于進(jìn)氣量和冷卻風(fēng)量均受空氣密度下降影響，功率下降、熱負(fù)荷增高的情況尤為嚴(yán)重。

1.2 對(duì)整機(jī)性能的影響

a發(fā)動(dòng)機(jī)外特性隨海拔升高而下降，其扭矩和轉(zhuǎn)速下降造成工程機(jī)械整機(jī)匹配性能下降，整機(jī)動(dòng)力性、速度性、經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)效率嚴(yán)重下降。機(jī)械傳動(dòng)式工程機(jī)械因受發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的單一影響，機(jī)械性能和發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降成正比關(guān)系。液力傳動(dòng)式機(jī)械由于其液壓系統(tǒng)受高海拔環(huán)境影響較小，故整機(jī)匹配失準(zhǔn)現(xiàn)象更為嚴(yán)重。b液力傳動(dòng)型工程機(jī)械在高海拔環(huán)境條件的匹配狀況惡化，其傳動(dòng)系統(tǒng)傳力不足以及低效傳動(dòng)下工作使相當(dāng)一部分功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加之高海拔環(huán)境散熱能力差，工作油溫迅速升高，其傳動(dòng)性能進(jìn)一步惡化。

2 工程機(jī)械高海拔環(huán)境適應(yīng)性技術(shù)及應(yīng)用

2.1 功率恢復(fù)型增壓技術(shù)

對(duì)非增壓柴油機(jī)增設(shè)增壓器以提高充氣密度和充氣量，提高空氣過量系數(shù)，使缸內(nèi)燃油充分燃燒，達(dá)到恢復(fù)功率的目的。良好的高海拔環(huán)境功率恢復(fù)型增壓匹配可使柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性指標(biāo)完全恢復(fù)到基本型柴油機(jī)低海拔水平，且在某一海拔高度內(nèi)保持基本衡定。該技術(shù)得到國(guó)內(nèi)外眾多工程機(jī)械生產(chǎn)廠的認(rèn)同和應(yīng)用，現(xiàn)推出的高海拔環(huán)境型發(fā)動(dòng)機(jī)大多是此類柴油機(jī)。

2.2 中冷技術(shù)

空氣被壓縮后溫度隨壓力同時(shí)升高，增壓比大于2時(shí)充氣溫度達(dá)到120℃，柴油機(jī)熱負(fù)荷大大增加。許多高海拔環(huán)境柴油機(jī)采用進(jìn)氣中冷的方法，在進(jìn)壓器和進(jìn)氣歧管之間增設(shè)中冷器，利用冷卻水使充氣溫度降低、密度增大，可大幅度提高柴油機(jī)的功率，改善經(jīng)濟(jì)性和熱負(fù)荷。因此中冷技術(shù)是提高柴油機(jī)功率，降低燃油消耗，改善熱負(fù)荷的有效措施。

2.3 熱平衡技術(shù)

改善高海拔環(huán)境工程機(jī)械的熱平衡狀況主要采用：a增大散熱器面積，采用閉密加壓散熱器提高冷卻水的沸點(diǎn)；b改進(jìn)風(fēng)扇葉面幾何參數(shù)，加大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速；c改進(jìn)散熱介質(zhì)和材料。

2.4 高海拔環(huán)境低溫啟動(dòng)

針對(duì)影響高海拔環(huán)境啟動(dòng)的氣壓、氣溫、蓄電池性能、啟動(dòng)負(fù)荷4個(gè)因素，主要采取以下措施：a電預(yù)熱（進(jìn)氣、潤(rùn)滑油、冷卻液預(yù)熱等）；b乙醚啟動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道設(shè)置乙醚噴射裝置；c采用高性能免維護(hù)蓄電池，增大蓄電池容量；d采用高性能馬達(dá)，增大馬達(dá)啟動(dòng)扭矩；e對(duì)液壓或液力傳動(dòng)機(jī)械增設(shè)啟動(dòng)離合器，啟動(dòng)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)與其它部分脫開，以減少啟動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)。

3 高海拔環(huán)境下機(jī)械設(shè)備的選型

3.1 考慮設(shè)備的高海拔環(huán)境適用性

要了解所選設(shè)備的適用工作條件（如海拔高度、環(huán)境溫度）、功率狀況、整機(jī)匹配性能和工作能力以及其經(jīng)濟(jì)性、耐用性和穩(wěn)定性，金屬材料是否采用耐低溫材料等。應(yīng)認(rèn)真分析比較各廠家的高海拔環(huán)境型設(shè)備，優(yōu)先選用經(jīng)過高海拔環(huán)境環(huán)境實(shí)地檢驗(yàn)、性能狀況優(yōu)秀、獲得國(guó)家有關(guān)部門認(rèn)可和推薦的產(chǎn)品，此外要操作輕便、保養(yǎng)簡(jiǎn)單易行適于高海拔環(huán)境環(huán)境的要求。

3.2 注重設(shè)備的可靠性

高海拔地區(qū)的工程面臨著環(huán)境惡劣、通訊不便等困難，人只能進(jìn)行輕微的體力勞動(dòng)，較多的現(xiàn)場(chǎng)維修、配件供應(yīng)幾乎不可能，因此所選設(shè)備必須有高可靠性和極低的故障率。

3.3 結(jié)合工程實(shí)際選型

要結(jié)合各單位自身施工情況、使用環(huán)境、設(shè)備運(yùn)用的具體情況選型，切忌東施效顰、盲目跟進(jìn)。例如，作為臨時(shí)應(yīng)急照明使用的發(fā)電機(jī)設(shè)備，因其利用功率小，可以調(diào)整供油提前角，降功率使用，不必采用增壓技術(shù)。

3.4 注意研究現(xiàn)場(chǎng)使用效果

可先小批量上場(chǎng)試驗(yàn)，針對(duì)國(guó)內(nèi)外施工單位高海拔環(huán)境型設(shè)備出現(xiàn)的問題采取相應(yīng)調(diào)整措施，積累高海拔環(huán)境設(shè)備選型、使用和管理的經(jīng)驗(yàn)，避免造成全局設(shè)備選型上的失誤。

3.5 重視密封件及橡膠管件的質(zhì)量

由于高海拔環(huán)境環(huán)境溫度低、紫外線輻射強(qiáng)，密封件易低溫老化，橡膠管件易龜裂老化，在低氣壓下易疲勞、爆裂，因此高海拔環(huán)境工程機(jī)械必須采用耐低溫、耐輻射的高品質(zhì)橡膠件（尤其是轉(zhuǎn)向、制動(dòng)部分）以減少油路、電路等方面的故障。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自然環(huán)境對(duì)于工程機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率有較大的影響，尤其是在高海拔地區(qū)。在工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中，如果不注重環(huán)境對(duì)于機(jī)械的影響，那將會(huì)使機(jī)械設(shè)備的效率大打折扣。所以相關(guān)的施工企業(yè)應(yīng)正確認(rèn)識(shí)和分析施工所在地區(qū)的環(huán)境因素，并采用具有針對(duì)性的防護(hù)措施，使機(jī)械設(shè)備發(fā)揮出最大功效，進(jìn)而提升施工效率，保證工程的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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