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[摘 要]起重机械是一种比较常见的机电设备之一，其自身的能耗比较高，特别是重型起重机，其电能成本消耗甚至会高过设备自身价值。因此，对起重机械的能效测试与节能措施进行分析，有着非常重要的现实意义。本文简单的对我国起重机械能耗的实际情况进行了介绍，并且概述了国内外起重机械能效研究的实际进展，在此基础上，通过分析起重机械的能效测试方法，提出了起重机械的节能技术，以期进一步提高我国起重机械的节能水平。
[关键词]起重机械；能效测试；节能措施
中图分类号：S331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0390-02
前言
起重机械是一种常见的机电设备，主要应用在机械加工以及物流运输等行业，在我国经济的发展过程中发挥着极其重要的作用。近年来，随着经济发展的不断加快，起重机械的使用数量日益增加，其能耗问题已经得到了社会及相关部门的重视，特别是在当下能源总量日渐减少的情况下。为了有效解决这一问题，必须建立起科学的起重机械的能效测试方式，研发出有效的节能技术，在为其他同类企业提供参考帮助的同时，为相关部门的能耗检查工作创造有利的技术环境，进而推动起重机械节能技术的研究与推广。
一、我国起重机械能耗情况概述
在人类的生存与发展过程中，能源一直是不可或缺的一种资源，其不仅为人类日常的生活与发展提供了保障，同时也是推动社会不断进步、促进经济繁荣的主要动力。现如今人类社会的主要能源分为四类，分别是电能、化学能、太阳能以及潮汐能。由于我国是世界上人口数量最多的国家，再加上我国的资源与能源相对较为贫瘠。因此，在我国人口与能源之间的比例极不协调。具体来说，我国人口数量是世界人口数量的21%，但煤炭储量却只有世界煤炭总量的11%，石油储量更是只有世界总量的3%，天然气储量更少，只有总量的1.2%[1]。由此可知，我国的人均能源距世界平均水平相差很多。与此同时，近年来我国的经济发展以及社会建设进程不断加快，能源消费总量正在急剧增长，使得我国的能源需求与能源供给之间的矛盾逐渐激化。
经济的不断发展，也带动了我国工业行业与建筑行业、物流行业的快速发展，起重机械应用的范围、规模等也在不断扩大，且各种重型起重机械也在不断的投入使用，这便使得我国起重机械能耗的总量日益增加，在所有能源消耗总量所占的比例，已经从以往的5%，增加到了目前的20%。一般情况下，起重机械在正常工作中消耗的能量，大概是生产成本的10%。由这一数据便可以看出，起重机械能耗占所有社会能耗的绝大部分。直至2014年为止，我国正在应用的起重机械数量大概在280万台左右，其在能源方面的巨大消耗已经得到了相关政府部门以及社会各界的密切关注。
二、国内外起重机械能效研究的实际进展
尽管我国关于起重机械能效问题的研究进展比较缓慢，但世界上各个先进国家却高度重视起重机械能效问题以及节能技术的研究，且取得了很大进展，为我国同一问题的研究发展提供了参考。美国曾在1998年，便制定并公布了“起重机械电动机挑战计划”。而日本本就是世界各个国家中，单位GDP能耗最低的国家，这一情况下其仍然提出要尽可能的将发电量再降低十个百分点。欧盟在该问题研究上也不甘落后，自2006年起欧盟便停止生产高能耗起重机械所用的电动机，并禁止其在市面上流通。在2009年，欧盟又采取新措施，对起重机械用电机的最低能效制定出了的强制性标准。而在我国，由于认识的不够深刻，以及对经济发展的渴望，使得起重机械能效研究这一课题，在我我国兴起的时间比较晚，发展时间也比较短。所以，时至今日，我国关于起重机械能效问题的研究仍然处在开展阶段，没有形成系统的研究体系，未能真正进行更深层面的研究，导致研究方式与节能技术比较落后，缺乏创新。此外，不仅研究方式落后，在研究的内容上也有所欠缺。目前，我国在起重机械能效测试与节能研究的内容方面，仍然以能效指标的建立、节能指标的检测与分析、指标的量化处理等为主要内容，研究方向不仅传统，且比较单一，对该问题的研究进展极为不利。除此之外，目前我国起重机械能效测试与节能技术研究的应用也处在初级发展阶段，尽管在节能这一方面做了巨大努力，并取得了一定成绩。但是，研究的整体性、系统性比较差，即只是在某些方面有所涉及，而并非整体上均取得了进步。所以，为了更好的对起重机械的能效测试与节能技术进行分析，必须站在能效测试以及评价这两个方面，对起重机械的节能技术展开系统性的研究，建立起专业的、合理的、科学的能耗评价体系以及评价模式，进而为相关节能法律法律以及标准规范的制定打下坚实基础。
三、起重机械的能耗研究
时至今日，我国在起重机械能耗方面的研究处在起步阶段，仅局限于理论研究，能够在真正意义上得到应有的只有变频电机技术这一种，而对于起重机械的能耗问题尚未形成完成的、系统性的研究成果。根据起重机械作业的基本特点，可以得知其能量消耗主要存在几点：（1）电能在转化成机械能时，存在一定的能量损失；（2）在调速过程中，电能在经过电阻器时，会转化一部分能量变成热能，进而导致能量发生损失；（3）起重机械在制动过程中，会发生机械能向热能的转化，进而造成能量损失。通过分析可知，上述三点能量损失均集中在起重机械的电机拖动系统，且电能消耗最主要的途径是电机能耗，同時起重机械在制动时的能量消耗也是主要电能消耗的主要影响因素，而调速时的能量消耗是可以采取有效措施实现控制的，这也是控制起重机械能量消耗的主要着手点。
起重机械的电机拖动系统分为电源、电动机、起升机构以及大、小车驱动机构这四大部分，其中电机运行时的效率以及能量消耗的问题，是考虑起重机械运行能效问题的关键[2]。由此可知，电机拖动系统的能效问题是起重机械能效问题研究工作的核心所在。对此，我国可以借鉴国外先进的研究经验，即将增强电机自身工作效率、应用变频调速技术、推广高效电动机或者永磁电动机这三方面作为着手点，对电机拖动系统的节能措施进行研究。 四、起重机械的能效测试技术研究
站在物理学的角度上看，能效指的是能源在利用的过程中，实际发挥出作用的能量源，与实际消耗的能量源二者之间的比值。而若站在起重机械的角度看，能效则是指起重机械在工作过程中，做功与消耗电量之间的比值。顾名思义，能效测试指的是借助先进的技术手段，准确测量出起重机械的一个工作周期内，实际做功与实际电能消耗的数值，并对测量结果进行分析，再结合起重机械作业特点，以及某些特定工况下起重机械的实际能耗的测量，建立起其能耗测量的正确方法，并对起重机械的能效进行计算。
目前，功率测量法是测量起重机械能效的主要方式，测量的工具是电能质量分析仪，其测量的原理如图1所示。通过上文分析可知：电能质量分析仪不但要测量单向交流电路的瞬时功率，同时也要完成三相三线制以及三相四线制电路的瞬态功率测量，并且还需要具备对谐波进行测量与分析的功能。一般情况下，常见的测量起重机械的瞬时功率的方式分为两种，其一是利用功率传感器进行直接的测量，其二是借助电压与电流传感器进行测量，之后经过相应的额计算求出起重机械的瞬时功率[3]。值得注意的是，在测量起重机械的功率时，也要对电压与电流的谐波情况进行测量。通过对上文所选用仪器的分析，应该选择利用电压与电流传感器进行测量的方式。除此之外，为了全方位掌握起重机械能源消耗的特性，在对其瞬态功率进行测量之时，还应该测量其运行以及起升时的瞬态速度。准确了解起重机械运行的实际速度，不仅有利于相关人员对其运行的始末时间进行判断，同时还能够对其实际行程进行计算，进而增强起重机械能耗分析以及能耗计算的精确度。
五、起重机械节能技术分析
（一）起重机械轻量化技术
就目前的实际情况来看，轻量化技术是实现起重机械节能目标的最基本、也是最主要的一种措施。现阶段，我国关于轻量化技术的研究主要集中优化起重机械主梁最方面。具体来说，将起重机械的主梁设计成窄偏形状的箱型结构，以此来减少端梁钢板的用料，并增强起重机械的实际承载能力。与此同时，小型车的轻量化也是起重机械轻量化技术的主要研究方向。在此研究过程中，可以通过把起重机械起升小结构的制动器、减速器以及电动机合为一体的方式，尽可能的降低小车的重量，進而在节约资源的同时，对小车架应力的分布进行合理优化，以此来全面增强其在运行过程中的安全性与稳定性。除此之外，寻找并应用铝合金这类钢材替代材料，是当下起重机械轻量化研究的重点课题，一旦此研究方向取得关键性进展，那么起重机械行业势必会发生翻天覆地的变化。
（二）起重机械混合动力技术
作为一种新型节能技术，混合动力技术在汽车动力制造方面得到了广泛应用，且取得了较为成熟的应用经验。混合动力系统指的是至少由两种动力源组成的输出动力驱动系统，一般情况下，混合动力系统分为电动混合动力系统与液压混合动力系统。由于油电混合系统与油液混合系统这两种系统自身的工作特性是不同的，故其分别适用于不同的领域。但是，二者都需要传统动力系统的支撑，且均需要在传统动力系统上安装储能装置，混合动力系统会利用储能装置对潜在的能量进行再吸收，之后和其他的动力能源相结合。由此可见，能量回收装置与储能装置是混合动力技术的核心所在。通常情况下，混合动力系统只适用于履带式起重机以及汽车起重机等，此类驱动机为发电机的起重机械。
结论
本文主要介绍了我国起重机械能耗情况概述，以及国内外起重机械能效研究的实际进展，同时对起重机械的能耗以及能效测试技术进行了研究，在此基础上，提出了起重机械节能技术：起重机械轻量化技术与起重机械混合动力技术。总而言之，节能是现阶段起重机械技术的主要发展方向，其不仅体现在起重机械的各个零件以及控制系统等方面，同时也在起重机械的设计、制造、使用以及管理等各个方面有所体现。由此可见，起重机械能效测试与节能措施的分析，不仅影响着我国的社会效益，同时对我国的经济发展也有着非常重要的作用。
参考文献
[1] 赵军.起重机械的能效测试与节能措施分析[J].电子制作，2015，06：218.
[2] 杜怀阳.起重机械的能效测试与节能措施分析[J].化工管理，2015，34：159.
[关键词]起重机械；能效测试；节能措施
中图分类号：S331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0390-02
前言
起重机械是一种常见的机电设备，主要应用在机械加工以及物流运输等行业，在我国经济的发展过程中发挥着极其重要的作用。近年来，随着经济发展的不断加快，起重机械的使用数量日益增加，其能耗问题已经得到了社会及相关部门的重视，特别是在当下能源总量日渐减少的情况下。为了有效解决这一问题，必须建立起科学的起重机械的能效测试方式，研发出有效的节能技术，在为其他同类企业提供参考帮助的同时，为相关部门的能耗检查工作创造有利的技术环境，进而推动起重机械节能技术的研究与推广。
一、我国起重机械能耗情况概述
在人类的生存与发展过程中，能源一直是不可或缺的一种资源，其不仅为人类日常的生活与发展提供了保障，同时也是推动社会不断进步、促进经济繁荣的主要动力。现如今人类社会的主要能源分为四类，分别是电能、化学能、太阳能以及潮汐能。由于我国是世界上人口数量最多的国家，再加上我国的资源与能源相对较为贫瘠。因此，在我国人口与能源之间的比例极不协调。具体来说，我国人口数量是世界人口数量的21%，但煤炭储量却只有世界煤炭总量的11%，石油储量更是只有世界总量的3%，天然气储量更少，只有总量的1.2%[1]。由此可知，我国的人均能源距世界平均水平相差很多。与此同时，近年来我国的经济发展以及社会建设进程不断加快，能源消费总量正在急剧增长，使得我国的能源需求与能源供给之间的矛盾逐渐激化。
经济的不断发展，也带动了我国工业行业与建筑行业、物流行业的快速发展，起重机械应用的范围、规模等也在不断扩大，且各种重型起重机械也在不断的投入使用，这便使得我国起重机械能耗的总量日益增加，在所有能源消耗总量所占的比例，已经从以往的5%，增加到了目前的20%。一般情况下，起重机械在正常工作中消耗的能量，大概是生产成本的10%。由这一数据便可以看出，起重机械能耗占所有社会能耗的绝大部分。直至2014年为止，我国正在应用的起重机械数量大概在280万台左右，其在能源方面的巨大消耗已经得到了相关政府部门以及社会各界的密切关注。
二、国内外起重机械能效研究的实际进展
尽管我国关于起重机械能效问题的研究进展比较缓慢，但世界上各个先进国家却高度重视起重机械能效问题以及节能技术的研究，且取得了很大进展，为我国同一问题的研究发展提供了参考。美国曾在1998年，便制定并公布了“起重机械电动机挑战计划”。而日本本就是世界各个国家中，单位GDP能耗最低的国家，这一情况下其仍然提出要尽可能的将发电量再降低十个百分点。欧盟在该问题研究上也不甘落后，自2006年起欧盟便停止生产高能耗起重机械所用的电动机，并禁止其在市面上流通。在2009年，欧盟又采取新措施，对起重机械用电机的最低能效制定出了的强制性标准。而在我国，由于认识的不够深刻，以及对经济发展的渴望，使得起重机械能效研究这一课题，在我我国兴起的时间比较晚，发展时间也比较短。所以，时至今日，我国关于起重机械能效问题的研究仍然处在开展阶段，没有形成系统的研究体系，未能真正进行更深层面的研究，导致研究方式与节能技术比较落后，缺乏创新。此外，不仅研究方式落后，在研究的内容上也有所欠缺。目前，我国在起重机械能效测试与节能研究的内容方面，仍然以能效指标的建立、节能指标的检测与分析、指标的量化处理等为主要内容，研究方向不仅传统，且比较单一，对该问题的研究进展极为不利。除此之外，目前我国起重机械能效测试与节能技术研究的应用也处在初级发展阶段，尽管在节能这一方面做了巨大努力，并取得了一定成绩。但是，研究的整体性、系统性比较差，即只是在某些方面有所涉及，而并非整体上均取得了进步。所以，为了更好的对起重机械的能效测试与节能技术进行分析，必须站在能效测试以及评价这两个方面，对起重机械的节能技术展开系统性的研究，建立起专业的、合理的、科学的能耗评价体系以及评价模式，进而为相关节能法律法律以及标准规范的制定打下坚实基础。
三、起重机械的能耗研究
时至今日，我国在起重机械能耗方面的研究处在起步阶段，仅局限于理论研究，能够在真正意义上得到应有的只有变频电机技术这一种，而对于起重机械的能耗问题尚未形成完成的、系统性的研究成果。根据起重机械作业的基本特点，可以得知其能量消耗主要存在几点：（1）电能在转化成机械能时，存在一定的能量损失；（2）在调速过程中，电能在经过电阻器时，会转化一部分能量变成热能，进而导致能量发生损失；（3）起重机械在制动过程中，会发生机械能向热能的转化，进而造成能量损失。通过分析可知，上述三点能量损失均集中在起重机械的电机拖动系统，且电能消耗最主要的途径是电机能耗，同時起重机械在制动时的能量消耗也是主要电能消耗的主要影响因素，而调速时的能量消耗是可以采取有效措施实现控制的，这也是控制起重机械能量消耗的主要着手点。
起重机械的电机拖动系统分为电源、电动机、起升机构以及大、小车驱动机构这四大部分，其中电机运行时的效率以及能量消耗的问题，是考虑起重机械运行能效问题的关键[2]。由此可知，电机拖动系统的能效问题是起重机械能效问题研究工作的核心所在。对此，我国可以借鉴国外先进的研究经验，即将增强电机自身工作效率、应用变频调速技术、推广高效电动机或者永磁电动机这三方面作为着手点，对电机拖动系统的节能措施进行研究。 四、起重机械的能效测试技术研究
站在物理学的角度上看，能效指的是能源在利用的过程中，实际发挥出作用的能量源，与实际消耗的能量源二者之间的比值。而若站在起重机械的角度看，能效则是指起重机械在工作过程中，做功与消耗电量之间的比值。顾名思义，能效测试指的是借助先进的技术手段，准确测量出起重机械的一个工作周期内，实际做功与实际电能消耗的数值，并对测量结果进行分析，再结合起重机械作业特点，以及某些特定工况下起重机械的实际能耗的测量，建立起其能耗测量的正确方法，并对起重机械的能效进行计算。
目前，功率测量法是测量起重机械能效的主要方式，测量的工具是电能质量分析仪，其测量的原理如图1所示。通过上文分析可知：电能质量分析仪不但要测量单向交流电路的瞬时功率，同时也要完成三相三线制以及三相四线制电路的瞬态功率测量，并且还需要具备对谐波进行测量与分析的功能。一般情况下，常见的测量起重机械的瞬时功率的方式分为两种，其一是利用功率传感器进行直接的测量，其二是借助电压与电流传感器进行测量，之后经过相应的额计算求出起重机械的瞬时功率[3]。值得注意的是，在测量起重机械的功率时，也要对电压与电流的谐波情况进行测量。通过对上文所选用仪器的分析，应该选择利用电压与电流传感器进行测量的方式。除此之外，为了全方位掌握起重机械能源消耗的特性，在对其瞬态功率进行测量之时，还应该测量其运行以及起升时的瞬态速度。准确了解起重机械运行的实际速度，不仅有利于相关人员对其运行的始末时间进行判断，同时还能够对其实际行程进行计算，进而增强起重机械能耗分析以及能耗计算的精确度。
五、起重机械节能技术分析
（一）起重机械轻量化技术
就目前的实际情况来看，轻量化技术是实现起重机械节能目标的最基本、也是最主要的一种措施。现阶段，我国关于轻量化技术的研究主要集中优化起重机械主梁最方面。具体来说，将起重机械的主梁设计成窄偏形状的箱型结构，以此来减少端梁钢板的用料，并增强起重机械的实际承载能力。与此同时，小型车的轻量化也是起重机械轻量化技术的主要研究方向。在此研究过程中，可以通过把起重机械起升小结构的制动器、减速器以及电动机合为一体的方式，尽可能的降低小车的重量，進而在节约资源的同时，对小车架应力的分布进行合理优化，以此来全面增强其在运行过程中的安全性与稳定性。除此之外，寻找并应用铝合金这类钢材替代材料，是当下起重机械轻量化研究的重点课题，一旦此研究方向取得关键性进展，那么起重机械行业势必会发生翻天覆地的变化。
（二）起重机械混合动力技术
作为一种新型节能技术，混合动力技术在汽车动力制造方面得到了广泛应用，且取得了较为成熟的应用经验。混合动力系统指的是至少由两种动力源组成的输出动力驱动系统，一般情况下，混合动力系统分为电动混合动力系统与液压混合动力系统。由于油电混合系统与油液混合系统这两种系统自身的工作特性是不同的，故其分别适用于不同的领域。但是，二者都需要传统动力系统的支撑，且均需要在传统动力系统上安装储能装置，混合动力系统会利用储能装置对潜在的能量进行再吸收，之后和其他的动力能源相结合。由此可见，能量回收装置与储能装置是混合动力技术的核心所在。通常情况下，混合动力系统只适用于履带式起重机以及汽车起重机等，此类驱动机为发电机的起重机械。
结论
本文主要介绍了我国起重机械能耗情况概述，以及国内外起重机械能效研究的实际进展，同时对起重机械的能耗以及能效测试技术进行了研究，在此基础上，提出了起重机械节能技术：起重机械轻量化技术与起重机械混合动力技术。总而言之，节能是现阶段起重机械技术的主要发展方向，其不仅体现在起重机械的各个零件以及控制系统等方面，同时也在起重机械的设计、制造、使用以及管理等各个方面有所体现。由此可见，起重机械能效测试与节能措施的分析，不仅影响着我国的社会效益，同时对我国的经济发展也有着非常重要的作用。
参考文献
[1] 赵军.起重机械的能效测试与节能措施分析[J].电子制作，2015，06：218.
[2] 杜怀阳.起重机械的能效测试与节能措施分析[J].化工管理，2015，34：159.