浅谈起重机械节能应用技术
在我们的日常生活和生产过程中，起重机比较常见，主要负责工业设备的安装与维修、物料的输送与吊装等，在工业生产过程中起着至关重要的作用。

起重机是高能耗设备，随着人们的环保意识的不断增强，特别是在节能减排观念的提出后，人们对起重机性能的能耗要求越来越高。

文中阐述了起重机械节能技术的应用。

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起重设备在工业生产过程中起着至关重要的作用，主要负责工业设备的安装与维修、物料的输送与吊装等。

近些年，随着我国社会经济的飞速发展，国内市场所需的起重设备的数量越来越大。

起重机的驱动方式根据能源的不同可分为：内燃机驱动、电动机驱动，其中电动机驱动根据电能来源又可分为燃油发电供电及公共电网供电。

电网供电方式起重机的工作区域通常为固定的，其机动性通常都不高，如码头旁的起重机；燃油发电供电起重机具有较高的机动性，其工作区域可以是移动的，它能够轻松方便地移至作业区域，如汽车吊等。

公共电网起重机在沿着固定移动线路行走的过程中，通过电缆卷筒或滑动接触线不间断地获得电能。

起重机吊起重物是将电能转化成势能的过程，若不对重物储存的大量势能进行回收，大量势能将转化成热最终浪费，因此，起重机在放下重物的过程中对重物储存的势能进行回收可大大降低电能消耗，节省能源。

1 起重机的工作原理
1.1 主要组成。

起重机的结构主要包括：驱动系统、操作控制系统、取物装置、金属框架结构及工作机构等。

①驱动系统：为起重机提供工作所需的动力，是起重机的关键组成部分。

②操作控制系统：也是起重机的关键组成部分，主要是通过液压系统、电气控制系统来实现各种命令的执行，犹如人体的大脑。

③取物装置：包括吊钩、吊环、集装箱专用抓手等，尺寸、形状等因素不同的吊物所使用的取物装置也不相同，所选取物装置必须合适，以确保吊装安全。

④金属框架结构：金属框架结构构成了起重机的力学框架，将各个部分连接成一个有机的整体，起重机框架设计时不但要考虑其结构性，还要对其力学性能进行严密计算，可见金属框架结构是起重机性能的基础。

⑤工作机构：起重机的工作机构主要包括：行走机构、旋转机构、起升机构及变幅机构等，通过上述机构的单一运动可联合运动来实现起重机的正常工作。

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 起重机械节能应用技术
2.1 起重机是企业安装和生产过程中不可或缺的机电设备，由于它具有实用性高、灵活方便、作业范围广、采购便于分期分批、投资成本小等优点，起重机的市场需求一直很大。

起重机吊起重物是将电能转化成势能的过程，传统的起重机能量消耗比较大、工作效率较低，并且其在工作过程中产生的较大噪音还对周围环境造成了污染。

随着人们的环保意识的不断增强，特别是在节能减排观念的提出后，人们对起重机性能的要求越来越高。

起重机节能技术可从两方面考虑：一是提高起重机的能量转换效率，降低能耗，从而提高能量利用率，如减少动力传递机构摩擦力、优化取物装置的同时降低其重量等；二是对物料储存的势能进行回收再利用，从而降低起重机的能量消耗，起重机在工作过程中，利用有效的能量回馈技术将物料势能进行整合回收，可将物料下落时产生的大量动能转换成电能，然后通过供电装置将电能送回供电网络，从而达到能量回收再利用的目的。

2.2 过去的起重机驱动系统的调速方法主要有：直接启动电动机调速、改变电动机极对数调速、改变可控硅串级直流调速、涡流制动器调速等，而上述这几种调速方法均无法实现一定能量利用前提下的有极调速，仅可以实现额定速度下的调速，且速度的可调范围很小，不能调速运行，同时低速运行时具有很差的就位性能，较长时间的低速运行还会造成涡流制动器、电阴器产生大量热，启动时电流极大，对电网产生很大冲击，额定速度下的起重机制动会严重冲击起重机械机构，会对制动抱闸产生严重磨损，上述这些过程均会消耗大量能量，因此，这样的制动方式所消耗的能量极大。

而变频调速技术可有效改善上述缺点，并且对电动机的要求较低，普通的异步电动机便可满足使用要求，有效降低了制造生产成本，更便于设备的日常维护，因此，调频调速器无论对于新产品的设计生产还是传统起重机的技术改造均具有重要意义。

2.3 良好性能的变频调速器还具有速度响应快、调速范围宽、高低速转矩及高启动转矩、电网适应性高等优点。

装有过流、过热、输入输出错相断相及接地保护，实现了可以随意调整加减速时间，可选择多种制动方式，对控制执行系统进行了有效的监控。

特别是直接转矩控制技术及矢量控制技术的应用，有效提高了交流电动机的使用动态性能，先进的变频调速装置能够用于恶劣的工作环境，对于提高起重机的工作效率、改善调速性能、提高安全性能、降低起制动产生的冲击均具有重要意义。

适合于交流变频的起重机械应用的节能技术，不论是通过裸滑触线还是安全滑线或电缆卷筒供电均适用于该项节能技术。

它是从交流变频器的直流母线上将势能转换的电能通过一个直流-交流变流器回馈到供电网络。

这种技术通用性强，适合所有型的变频器，并且工程施工简单，成本较低。

2.4 我国在起重机节能设计与改造方面已取得了较大进步，如港口、铁路等抓斗吊车、集装箱吊车的节能改造，传统起重机中的绕线式主抬升电动机可以利用可控硅改变电动机转子电阻结合定子交流电压的调节来实现运行速度调节，除此之外的其它系统可以利用继电接触器进行控制。

传统的接触器常会因动作频繁
而容易出现故障，使得备件成本大大增加，通过利用带有电能回馈装置的变频系统可实现对该类起重机的节能技术改造，该技术稳定性能较高，可用于各种变频器设备的改造，国内的产品技术已非常成熟，已达到国际水平。

独立电能回馈装置具有很多优点，电气系统更加标准化、功耗小、体积小、电磁能耗小、灵活多变。

3 结语
起重机是高能耗设备，我国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，然而起重机的节能技术体现在多个方面，如起重机的设计、设计理念与技术、材料、生产工艺、使用、管理等，其节能空间依然很大，仍需要我们进行更深入的研究，以促进我国起重机械行业的持续快速发展。

参考文献：
[1]李志毅.起重机械变频驱动系统选用机理及要求[J].机电技术，2011（02）.
[2]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（08）.
[3]葛翔，陈裕峰.起重机能耗状况的实测与分析[J].起重运输机械，2010（03）.
纪涛（1978-），男，河北保定人，起重室副主任，助工，机电类起重机技术。