桥式起重机能耗分析与建模

葛志浩，童一飞，李向东

(1.南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094) (2.江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏 南京 210036)

桥式起重机是国民经济建设中不可或缺的特种设备，广泛应用于工矿企业、港口码头、物流企业等。随着环境问题的日益严峻以及节能减排的必然趋势, 国家质检总局提出要对高耗能特种设备进行能效测试，加强特种设备使用环节的节能监管。探索桥式起重机的节能措施与检测评价技术已成为一个热门的研究课题[1]。目前，我国已经从各方面进行起重机节能技术研究[2]。

1 桥式起重机能量流

桥式起重机是一种典型的特种设备，其结构复杂、耗能环节众多、动态变化大、工作环境恶劣。桥式起重机运行时，电能通过电动机的电磁耦合转变为机械能，一部分用以维持起重机中零部件的运动，一部分通过传递、损耗最后转变为载重的动能和势能。本文将这种能量的运动称为桥式起重机的能量流，由能量的信息论可知，系统能量流的状态是机械运行状态的综合反映[3]。

桥式起重机的能量流可分为工作机构能量流和辅助系统能量流两部分。工作机构的能量流是桥式起重机能量流的主体，同时也是重要的能量损耗组成部分，因此本文主要研究工作机构的能量损耗特性。桥式起重机运行过程中工作机构的能量流示意图如图1所示。

由图1可得：

图1 机构能量流示意图

Ei=Es+EL+Eo

(1)

式中：Ei为工作机构的总输入能量；Es为工作机构的储能，是指电动机磁场储存能和整个机构储存的机械能(一般是机械系统的动能和)，它们在动态过程中不断贮存和释放；……