岸边集装箱起重机动力电路能耗测试方法研究*

冯双昌

(上海市特种设备监督检验技术研究院，上海 200083)

岸边集装箱起重机动力电路能耗测试方法研究*

冯双昌

(上海市特种设备监督检验技术研究院，上海 200083)

目前岸边集装箱起重机数量很多，能耗也很大。针对岸边集装箱起重机动力电路的用电情况，提出利用电能质量分析仪通过两瓦计法测试能耗的方法，并对实际测得的电流和能耗进行分析，为进一步的节能工作提供参考和依据。

岸边集装箱起重机;能耗;电能质量分析仪;两瓦计法

1 引言

岸边集装箱起重机是港口集装箱码头前沿的关键装卸设备，主要作为岸边对集装箱船舶、车辆进行装卸作业的起重机［1］。目前，全球岸边集装箱数量很多，耗电量也很大。在能源极其紧张的背景下，人们一直试图降低其能耗［2］。要做好岸边集装箱起重机的节能工作，首先应当研究其能耗测试方法，掌握能耗情况。岸边集装箱起重机的供电分为两部分:①动力电路，主要给起升机构、小车运行机构、大车运行机构等动力设备供电;②辅助电路，主要给各种辅机、空调、加热器、照明等辅助设备供电。笔者以上海振华重工(集团)股份有限公司生产的ZP型65 t岸边集装箱起重机为例，研究岸边集装箱起重机动力电路的能耗测试方法。

2 试验样机参数

此次试验样机选择上海振华重工(集团)股份有限公司生产的ZP型65 t岸边集装箱起重机。其主要参数如下:①型号规格为ZP型65 t，工作级别为U8、Q3、A8;②额定载荷，其中，吊具下为65 t，吊钩梁下为75 t;③起升高度，其中，轨上为36 m，轨下为15 m;前伸距为45 m，后伸距为12 m，轨距为30 m;④主起升速度，其中，满载为75 m/min，空载为150 m/ min;小车为210 m/min;大车为45 m/min;⑤俯仰时间(单循环)≤6 min。

该岸边集装箱起重机的动力电路采用三相三线制供电，没有中线。如图1所示，为三相三线制连接示意图。

图1 三相三线制连接示意图

3 测试方法和仪器

对于三相三线制电路，不论负载对称与否，也不论负载是星形连接还是三角形连接，都可按图2所示方式进行测量，称为两瓦计法［3］。

图2 两瓦计法

测试仪器采用HIOKI公司研发的电能质量分析仪PW3198。该仪器由主机、电压传感器、电流传感器以及若干导线组成，能够全面分析和记录电能质量，不论是单相还是三相都能安全测量。使用该仪器采用两瓦计法对三相三线制供电电路进行测量时，其接线方式如图3所示。电压传感器CH1的正极接电路A相，负极接电路B相。电压传感器CH2的正极接电路C相，负极接电路B相。电流传感器CH1接电路A相，电流传感器CH2接电路C相。如图4所示，为现场接线实物图。

图3 接线方式示意图

4 能耗测试

4.1 测试过程

测试前，吊具下先吊装重量为60 T的水箱，然后按照图5所示循环路径进行运动。共分为六个阶段:阶段一，起升机构使吊具上升20 m;阶段二，小车水平移动60 m;阶段三，起升机构下降20 m;阶段四，起升机构上升20 m;阶段五，小车沿返回方向水平移动60 m;阶段六，起升机构下降20 m，至此回到原点，一个循环结束。为减小试验误差，共进行三次循环测试。测试过程中，人工记录每个阶段的起止时间和能耗情况。表2为每个阶段的起止时间。

图4 现场接线实物图

图5 吊具循环路径

表2 每个阶段的起止时间

4.2 电流测试结果

如图6所示为第1次测试所得的电流结果。可以发现，电流变化明显，并且呈现一定的规律。整个过程中共有2次大的波峰(9:59:00和10:00:30左右各1次)、两次中等波峰(10:00:05和10:01:38左右各1次)、两串小的波峰(9:59:25和10:00:55左右各1次)。根据实际情况，起升机构和小车运行机构所用电机不同，电流也不同，且起升结构的电流远远大于小车运行机构。起升机构在上升阶段和下降阶段的电流也是不同的，上升阶段所需电流更大。据此分析可初步判断，两次大的波峰是上升阶段，两次中等波峰是下降阶段，两串小的波峰是小车水平移动阶段。图8为第1次测试中人工记录的每个阶段的起止时间。将图6、7比较可发现，二者非常吻合，电流变化情况和岸边集装箱起重机运动相一致。

图6 第1次测试的电流结果

图7 第1次测试中每个阶段的起止时间

图8 第1次测试的能耗图

4.3 能耗测试结果

如图8所示，为第1次测试的能耗图。能耗曲线斜率越大，表明功率越大，能耗增长越快。可见，上升阶段能耗增长最快，这和电流的分析结果是一致的。

表3为3次循环测试中每个阶段的能耗值。通过分析发现几个特点:①测试的重复性很好，3次测试中同一阶段所需的能耗基本相同;②同样的动作(阶段一和阶段四的上升、阶段二和阶段五的小车水平移动、阶段三和阶段六的下降)，能耗值基本相同;③在上升距离和下降距离相同的情况下，上升所需的能耗远远大于下降所需的能耗。

表3 每个阶段的能耗值 /kWh

5 结语

针对岸边集装箱起重机动力电路的用电情况，提出使用电能质量分析仪通过两瓦计法测试能耗的方法，并对实际测试的电流和能耗进行分析，为进一步的节能工作提供参考和依据。

［1］ 傅德源.实用起重机电气技术手册［M］.北京:机械工业出版社，2011.

［2］ 彭传圣.岸边集装箱起重机能耗与操作量的关系［J］.集装箱化，2011，22(2):30－32.

［3］ 李 铮，姚 芳.三相电路功率的计算、测量和实验设计［J］.河北工业大学成人教育学院学报，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

国家质检总局科技计划项目(编号:2011QK106)

冯双昌(1982－)，男，山东聊城人，工程师，博士，主要从事电梯、起重机等特种设备检验技术和检验方法的研究工作。