馮雙昌

(上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200083)

岸邊集裝箱起重機(jī)動(dòng)力電路能耗測(cè)試方法研究*

馮雙昌

(上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200083)

目前岸邊集裝箱起重機(jī)數(shù)量很多，能耗也很大。針對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)動(dòng)力電路的用電情況，提出利用電能質(zhì)量分析儀通過(guò)兩瓦計(jì)法測(cè)試能耗的方法，并對(duì)實(shí)際測(cè)得的電流和能耗進(jìn)行分析，為進(jìn)一步的節(jié)能工作提供參考和依據(jù)。

岸邊集裝箱起重機(jī);能耗;電能質(zhì)量分析儀;兩瓦計(jì)法

1 引言

岸邊集裝箱起重機(jī)是港口集裝箱碼頭前沿的關(guān)鍵裝卸設(shè)備，主要作為岸邊對(duì)集裝箱船舶、車(chē)輛進(jìn)行裝卸作業(yè)的起重機(jī)［1］。目前，全球岸邊集裝箱數(shù)量很多，耗電量也很大。在能源極其緊張的背景下，人們一直試圖降低其能耗［2］。要做好岸邊集裝箱起重機(jī)的節(jié)能工作，首先應(yīng)當(dāng)研究其能耗測(cè)試方法，掌握能耗情況。岸邊集裝箱起重機(jī)的供電分為兩部分:①動(dòng)力電路，主要給起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)等動(dòng)力設(shè)備供電;②輔助電路，主要給各種輔機(jī)、空調(diào)、加熱器、照明等輔助設(shè)備供電。筆者以上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司生產(chǎn)的ZP型65 t岸邊集裝箱起重機(jī)為例，研究岸邊集裝箱起重機(jī)動(dòng)力電路的能耗測(cè)試方法。

2 試驗(yàn)樣機(jī)參數(shù)

此次試驗(yàn)樣機(jī)選擇上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司生產(chǎn)的ZP型65 t岸邊集裝箱起重機(jī)。其主要參數(shù)如下:①型號(hào)規(guī)格為ZP型65 t，工作級(jí)別為U8、Q3、A8;②額定載荷，其中，吊具下為65 t，吊鉤梁下為75 t;③起升高度，其中，軌上為36 m，軌下為15 m;前伸距為45 m，后伸距為12 m，軌距為30 m;④主起升速度，其中，滿載為75 m/min，空載為150 m/ min;小車(chē)為210 m/min;大車(chē)為45 m/min;⑤俯仰時(shí)間(單循環(huán))≤6 min。

該岸邊集裝箱起重機(jī)的動(dòng)力電路采用三相三線制供電，沒(méi)有中線。如圖1所示，為三相三線制連接示意圖。

圖1 三相三線制連接示意圖

3 測(cè)試方法和儀器

對(duì)于三相三線制電路，不論負(fù)載對(duì)稱與否，也不論負(fù)載是星形連接還是三角形連接，都可按圖2所示方式進(jìn)行測(cè)量，稱為兩瓦計(jì)法［3］。

圖2 兩瓦計(jì)法

測(cè)試儀器采用HIOKI公司研發(fā)的電能質(zhì)量分析儀PW3198。該儀器由主機(jī)、電壓傳感器、電流傳感器以及若干導(dǎo)線組成，能夠全面分析和記錄電能質(zhì)量，不論是單相還是三相都能安全測(cè)量。使用該儀器采用兩瓦計(jì)法對(duì)三相三線制供電電路進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其接線方式如圖3所示。電壓傳感器CH1的正極接電路A相，負(fù)極接電路B相。電壓傳感器CH2的正極接電路C相，負(fù)極接電路B相。電流傳感器CH1接電路A相，電流傳感器CH2接電路C相。如圖4所示，為現(xiàn)場(chǎng)接線實(shí)物圖。

圖3 接線方式示意圖

4 能耗測(cè)試

4.1 測(cè)試過(guò)程

測(cè)試前，吊具下先吊裝重量為60 T的水箱，然后按照?qǐng)D5所示循環(huán)路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。共分為六個(gè)階段:階段一，起升機(jī)構(gòu)使吊具上升20 m;階段二，小車(chē)水平移動(dòng)60 m;階段三，起升機(jī)構(gòu)下降20 m;階段四，起升機(jī)構(gòu)上升20 m;階段五，小車(chē)沿返回方向水平移動(dòng)60 m;階段六，起升機(jī)構(gòu)下降20 m，至此回到原點(diǎn)，一個(gè)循環(huán)結(jié)束。為減小試驗(yàn)誤差，共進(jìn)行三次循環(huán)測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，人工記錄每個(gè)階段的起止時(shí)間和能耗情況。表2為每個(gè)階段的起止時(shí)間。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)接線實(shí)物圖

圖5 吊具循環(huán)路徑

表2 每個(gè)階段的起止時(shí)間

4.2 電流測(cè)試結(jié)果

如圖6所示為第1次測(cè)試所得的電流結(jié)果?？梢园l(fā)現(xiàn)，電流變化明顯，并且呈現(xiàn)一定的規(guī)律。整個(gè)過(guò)程中共有2次大的波峰(9:59:00和10:00:30左右各1次)、兩次中等波峰(10:00:05和10:01:38左右各1次)、兩串小的波峰(9:59:25和10:00:55左右各1次)。根據(jù)實(shí)際情況，起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)所用電機(jī)不同，電流也不同，且起升結(jié)構(gòu)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)在上升階段和下降階段的電流也是不同的，上升階段所需電流更大。據(jù)此分析可初步判斷，兩次大的波峰是上升階段，兩次中等波峰是下降階段，兩串小的波峰是小車(chē)水平移動(dòng)階段。圖8為第1次測(cè)試中人工記錄的每個(gè)階段的起止時(shí)間。將圖6、7比較可發(fā)現(xiàn)，二者非常吻合，電流變化情況和岸邊集裝箱起重機(jī)運(yùn)動(dòng)相一致。

圖6 第1次測(cè)試的電流結(jié)果

圖7 第1次測(cè)試中每個(gè)階段的起止時(shí)間

圖8 第1次測(cè)試的能耗圖

4.3 能耗測(cè)試結(jié)果

如圖8所示，為第1次測(cè)試的能耗圖。能耗曲線斜率越大，表明功率越大，能耗增長(zhǎng)越快?？梢?jiàn)，上升階段能耗增長(zhǎng)最快，這和電流的分析結(jié)果是一致的。

表3為3次循環(huán)測(cè)試中每個(gè)階段的能耗值。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)幾個(gè)特點(diǎn):①測(cè)試的重復(fù)性很好，3次測(cè)試中同一階段所需的能耗基本相同;②同樣的動(dòng)作(階段一和階段四的上升、階段二和階段五的小車(chē)水平移動(dòng)、階段三和階段六的下降)，能耗值基本相同;③在上升距離和下降距離相同的情況下，上升所需的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下降所需的能耗。

表3 每個(gè)階段的能耗值 /kWh

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)動(dòng)力電路的用電情況，提出使用電能質(zhì)量分析儀通過(guò)兩瓦計(jì)法測(cè)試能耗的方法，并對(duì)實(shí)際測(cè)試的電流和能耗進(jìn)行分析，為進(jìn)一步的節(jié)能工作提供參考和依據(jù)。

［1］ 傅德源.實(shí)用起重機(jī)電氣技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］ 彭傳圣.岸邊集裝箱起重機(jī)能耗與操作量的關(guān)系［J］.集裝箱化，2011，22(2):30－32.

［3］ 李 錚，姚 芳.三相電路功率的計(jì)算、測(cè)量和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［J］.河北工業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，20(4): 12－16.

Research on the Energy Consumption Test Method of Power Circuit of Quayside Container Crane

FENG Shuang－chang
(Shanghai Institute of Special Equipment Inspection and Technical Research，Shanghai 200083，China)

Nowadays there are quite a number of quayside container cranes in our country，which costs great electricity consumption.Focusing on the electricity quayside container crane，the energy consumption test method is put forward through two active power meters by power quality analyzer.The measured electric current and energy consumption are also analysed and a reference is provided for energy saving.

quayside container crane;energy consumption;power quality analyzer;two active power meters

U653

A

1007－4414(2013)05－0177－03

2013－09－05

國(guó)家質(zhì)檢總局科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2011QK106)

馮雙昌(1982－)，男，山東聊城人，工程師，博士，主要從事電梯、起重機(jī)等特種設(shè)備檢驗(yàn)技術(shù)和檢驗(yàn)方法的研究工作。