节能与环保
袁成亮
（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）万能夹具
摘 要：我国海岸线长度优势使港口作业任务繁重，大型起重机设备是支持港口安全开展工作的重要设备之一，但该设备耗电量较大，增大港口生产作业成本，不利于港口码头产业持续发展。本文探究锂电池设备的节能应用效果，结合港口起重机设备的现有耗能状态，对比分析AFE回馈装置节能性能，由此展示出锂电池的应用价值，以期增大其应用范围、数量，优化未来港口产业起重机设备的节能成效，提高产业生产经济效益。 关键词：港口码头产业；起重机设备；AFE回馈；锂电池
引言：港口所用的起重机设备型制巨大，能将数吨重物吊装至几十米高空，该工作形式使设备电能损耗量较大，现阶段产业管理期间可将该部分能源损耗数值进行有效规划，以便港口码头产业能完成节能、绿生产目标，增强产业收益能力。随着科学技术的发展，锂电池的应用性能有所增强，目前起重机设备使用锂电池作为主要动力能源，呈较广泛应用趋势。本文对锂电池的实际应用成效做出分析，重点阐
述节能应用效果的领先性。
1 港口起重机的电能损耗现状
起重机设备在提升重物时，所需要的负载功率数值较大，而平移作业时便不需要过多能量支持，另外降落作业中可产生一定比例的再生能量，若将该部分能量进行有效收集、再利用，则起重机可较轻松完成设备节能优化的开发目标。传统起重机设备内部的变频构造使降落作业时产生的能量被大幅消耗，由此便会引发能量损耗较大的问题，持续降低港口生产作业收益。针对该类问题，共有三类解决方式给到起重机管理人员，首先是借助超级电容来储存能量的办法，但该理念的可执行性相对较差，因为所需设备体积较大，且运营成本相对较高，所以节能收益极其有限。其次是AFE回馈装置，该方式将能量做以良好的回收、利用部署，可大量节约所需能量，不过该方式的节能效果相对一般，且在作业期间有几率对起重机电力构造产生谐波影响，总体设备的安全程度有限。最后，选择锂电池设备来作为起重机的电力供给装置，该装置的能量密度较高，且运行安全水平保持在较好范围内，还具备造价低的绝对优势，因此可在起重机节能应用上脱颖而出。 2 AFE回馈装置的节能应用
虽然AFE在各产业下的发展模式相对成熟，不过却很少应用至起重机作业中，归其原因，首先是因为AFE装置的实际能量回馈效率相对较低，通常回馈到电网的能量经各路径消耗，已经所剩无几。其次，
AFE整流回馈装置把起升下降时的能量回馈到电网，并不能减少各机构工作电流和峰值电流，因此，AFE整流回馈的机械总的工作电流与传统二极管不控整流变频器系统的工作电流一样大。由此说明起重机机构在工作时的峰值电流、电压不能被AFE 回馈装置良好保障，该种节能应用方式相对锂电池，其性能及安全程度等指标都较差。
3 锂电池在起重机设备中的节能应用分析
3.1应用形式
某港口码头主要使用门座机作为起重机应用类型，当对货物进行水平、垂直移动时，门座机所需电能、功率等数值有所不同。该起重机作业主要包括起升、变幅、回转及大车等四类工作形式，设备荷载最大起重能力为25吨，轨面上最高起升为15米。门座机进行货物装载、卸载作业期间，使用到的电机机构为变频器驱动形式，以此来提升能源驱动效果，降低起升能耗量。经检验数据可知，门座机在起升和降落时的电功率有较大差值，尤其在降落阶段发电机耗能量大于总耗能的五分之二，采用锂电池作为全新能源有其必要性。
传统起重机的驱动机构，其变频装置由二极管操控，因此可发生降落时的电动机发电规模较大现象，降落期间所产生的能量将会以热量形式进行损耗，不利于起重机节能作业。锂电池可将原有驱动机构做以优化，选择并串联起两个变频器设备，使起重机在回转行为时不接入电能，而将直流母线接入到
设备母线中，以此锂电池便可完成双向并接功能的搭设，有效保障驱动系统能更具节能效果。起重机降落操作时，电机较少量发电，此时产生的能量会经由变频设备反馈至母线中，母线主体机构对锂电池放电，该功能可将原本工艺下必须要损失的电能有效保存起来，使锂电池不断在放电、充电中实现较好的节能效果。另外，使用锂电池作为主要供给起重机作业的能源，当起重机在起升操作时，锂电池可与整流器一同放电，进一步节约电能消耗量同时，还可减少作业峰值电流，保护起重机内部机构安全。
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3.2电池选型
带芯人孔起重机设备选择使用的锂电池型制，要与设备现有作业状态相关，在保证起升、降落行为的安全基础上，将起重机节能效果最大化。首先探究起重机各机构在作业时的能量变化趋势。变幅形式所用电机功率相对较小，其势能数值在作业时所产生的波动也相对较小，而回转形式作业模式为平移状态，所以在科学视角下并不具备势能数值上的变化，能影响该机构的能量变化因素只有减速制动行为。其次，考虑锂电池在能量回收时的机械效率问题。起升作业时的效率与变幅作业不同，起重机执行下降操作时也会得到较大数值的回馈功率，在多方因素影响下，通常将起重机总的机械效率定为额定效率的0.9，较具科学依据。以该数值为出发点，电机设备线缆的机械作用效率可达0.98、变频设备效率可达0.97，、变流器为0.97[1]。经以上数值的综合计算下，作为电池选型容量，需注意的是，电池容量需预留出一定余量，保证锂电池工作稳定。
对锂电池选型做出一定规划，可发现最终选定的锂电池具备以下特征。首先，电池在充电时的最大功率要远超机械回馈功率数值，保证充电、放电的余量充足。其次，锂电池使用时，需要将机械行程所产生的势能进行完全回收，确保电池充电量能达到规定水准，维持高效率下的起重机作业。最后，锂电池应在起升、降落等全环节下对消减功率数值做以准确把控，保证锂电池作业需求可被满足。
3.3节能成效
选择某品牌钛酸锂电池进行起重机节能成效分析，经测算，起重机机构的回馈功率可达303千瓦，假设该起重机将25吨重的货物进行满行程的起升操作，计算可得所需能量为12250千焦。选择的锂电池放电功率为1800瓦、充电功率为1500瓦，在持续作业状态下，该电池的累计充电/放电寿命可达五万次，性能优异[2]。该电池作业时的母线电压可达537伏，为满足该起重机的实际作业需求，电池容量需要符合机械回馈功率峰值的设定，即电池容量最小值要达到4.85千瓦。由上述数据计算可得，该电池组工作电压在504伏时，便能达到起重机最大回馈功率的作业需求，而且可以充分改善能量回收情况，分析该电池组在使用寿命内，可有效节约五分之一的电量，节能效果显著。
结论：综上，锂电池应用场景广泛，将其应用到港口起重机设备中，能有效改善原有设备能耗过大的问题。本文对锂电池的应用形式、电池选型、节能成效等因素做出讨论，深度发掘起重机电力工作中的可优化部分，由此选择的锂电池型制也更为精准，可完善起重机设备的规范化工作过程。起重机设火麻仁胶囊
备为求更高水平的作业能力，需将内部锂电池型制做以准确区分，以便选择最适宜的电池能源，提高起重机作业效率，增强港口码头产业实际收益。
睫毛器参考文献：
[1]龚吉.浅谈锂电池在港口起重机上的节能应用[J].科学技术创新，
油泵法兰2020（13）：133-135.
[2]许致祥.港口起重机工程管理中项目管理的应用[J].现代制造技
术与装备，2019（02）：155+160.
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