YZR／YZ系列起重及冶金用电动机能效测试方法.pdf

Y Z R ／ Y Z系列起重及冶金用电动机能效测试方法 闫锦锋杨俊 j 京起重运输机械设计研 究院 北京 1 0 0 0 0 7 摘要针对 Y Z R ／ Y Z系列起重及冶金用电动机使用场合和工作状态的特殊性，提出了符合其特点的能效 测试方法。给出了能效测试的测量步骤和计算方法以及测试接线框图，具有较好的可操作性和适用性，为起重 机械能效测试工作奠定了研究基础。 关键词起重机械；电动机；能效测试；测量 中图分类号T M3 4 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 1 1 2 0 0 7 0 0 3 Ab s t r a c t B a s e d o n t h e c h a r a c t e ris t i c s o f YZ R ／Y Z s e ri e s c r a n e a n d me t a l l u r g y mo t o r s i n t e r ms o f i t s a p p l i c a t i o n a n d o p e r a t i o n a l s t a t u s ，t h i s p a p e r p r e s e n t s a n a p p r o p ri a t e e n e r g y e f f i c i e n c y t e s t i n g me t h o d，i n c l u d i n g t h e t e s t i n g p r o c e d u r e s ， c a l c u l a t i o n＆ me a s u r e me n t p r a c t i c e s ．a n d t e s t w i rin g d i a g r a m．T h e me t h o d s h o ws h i 【g h o p e r a b i l i t y a n d a p p l i c a b i l i t y a n d h a s l a i d t h e f o u n d a t i o n f o r s u c c e s s f u l e n e r g y e f f i c i e n c y t e s t i n g o f l i f t i n g e q u i p me n t ． Ke y wo r d s mo t o r ；e n e r g y e ffic i e n c y t e s t i n g；me a s u r e me n t a n d c a l c U l a t i o n；l i ft i n g e q u i p me n t 0 引言 能源是 国 民经 济的基 础 和命脉 ，节约 能 源、 提高效率是保 障国家能源安全和 经济持续增 长的 必然选择，是转变经济增长方式、增强企业竞争 力的重要途径 ，也 是保 护环境、实施可持续 发展 的重要措施。国家质检 总局最近 提出了要 开展起 重机械能效测试方法 的研究 ，起 重机械广泛应用 于国民生 产 的各个 领域 ，然而起 重机 械 的设 计、 制造 、使用 的节能监督管理 尚未开展 ，设备运行 效率 低 ，能源浪 费严重 ，其节 能空 间非常 可观。 作为起重机械的常用驱动机构 ，Y Z R ／ Y Z系列起重 及冶金用 电动机的能效测试方法研 究显得尤其 必 要 ，是起重机械能效测试方法研究的重要组成部分。 目前 ，国内国际都有相应的电动机能效测试标准， 美国和欧盟的各具一定代表性，并且执行能效分级 制度 ，我国中小型电机也有相应的能效限定值和能 效等级标准 ，不过对于起重及冶金用电动机的能效 测试，通用的能效测试方法的科学合理性欠缺， 需要有适合产品本身特点的测试方法。 1 电动机通用能效测试方法 为了提高电动机效率测试的精度和重复性， 公益性行业科研专项经费项 目 2 0 0 9 1 0 2 3 7 一 70 一 各 国对 于中小型异步 电动机均采用测量各损耗分 量求取效率 的损耗分析法。但 目前 国际上所 采用 的具体方法并 不统一。表 1列 出了不 同国家 和地 区所采用 的电动机效率试验方法标准 ，它们 的主 要差别在于对负载杂散损耗 的处理。我 国电动机 的效率指标基本上与欧盟 C E ME P指标相 同，试验 方法也均采 用 国际 电工 委员会标 准 I E C 3 42方 法。G B ／ T 1 0 3 2 --2 0 0 5 三相异 步 电动机 试验 方 法 是 目前国内最新 的三相异步 电动机能效试验 方法标准，是各 种类型电动机能效试 验的参考依 据 ，该标准介绍了几种常用的确定损耗和效率 的 试验方法，每种方法都推荐了适用范围。 表 1 电动机效率试验方法标准 中 国 国别 、 北美 欧洲 日本 地区 Y Y2 试验方 I E E E一 I E C 3 4 一 G B ／ T 1 0 3 2 G B ／ T 1 0 3 2 J E C 3 7 法标准 1 1 2 ， I E E El 1 2 E I E C 3 4 2 2 YZ I YZ系列电动机能效试验方法 表 1 所述试验 方法属于通用试验方法 ，仅针 对电动机本身 ，而在起重 、冶金现场情况 下 ，需 起重运输机械 2 0 1 1 1 2 要具体考 虑 电动机 的具体 负载 情况 和工作 特点 。 鉴于此，Y Z R ／ Y Z系列电动机应该有 1 套符合 自己 工作特点的能效试验方法 。 2 ． 1 工况的选择 电机工作制 的分类是对 电机承受 负载情况 的 说明 ，它包 括启动 、电制动 、空载、断 能停转 以 及这些阶段 的持续 时间和先后顺序 ，工 作制分 为 s 1 一s 9 。其 中 S 3工作制属 于断续周期 工作制 按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一 段恒定负载运行 时间和一 段断能停转 时间，每一 周期 的启 动 电流不致对 温升产生显著影 响。按照 起重机械 的实 际使用特 点 ，一般选择 4 0 ％ 的负载 持续率 ，所 以，电动机 的基 准工作 制选为 S 3 4 0 ％ ，在 1 h内完成 6个工作循环 ，每个工作循环 1 0 m i n ，额定负载运行 4 mi n 。工况确定之后 ，就 可以根据测试线路 图进行 能效测试工作 ，线路 图 见图 1 。 图 1 Y Z R ／ Y Z电动 机测 试线路图 调压器 输 出电源 2 ． 2 输入功率的测量和计算 在 G B ／ T 1 0 3 2 --2 0 0 5 三相异步电动机试验方 法 ，输入功率的测量是采用功率表在负载点处采 集瞬时功率，而对于起重机械用的电动机，其负 载大 ，启动频繁 ，在 启动过程 中要 消耗一部分 能 量，这种测量方法的精确度就会降低，不适用于 Y Z R ／ Y Z系列电动机。为避免漏掉启动过程 中的损 耗 ，需要采用 电能表 的方 法来计算输入 功率 采 用三相电量表测量每个工作循环 4 mi n负载运行时 间内电动机的输入电量 。记录下输入电能 Pk W h ，输入功率 P 为 P Q x 4 6 O 1 为避免不同温度 的影 响导致 输入功率 的测量 误差，需要把输人功率折算到基准冷却介质温度 为2 5℃时的修正功率 J 。根据 G B ／ T 1 0 3 2 --2 0 0 5 三相异步电动机试验方法的规定，将定子绕组 起重运输机械 2 0 1 1 1 2 损耗的折算到基准冷却介质温度下的修正定子损 耗，定子损耗和修正定子损耗分别为 P e u l 1 ． 5 I 1 R N 2 p l 1 ． 5 R 3 式中， 为定子线电流， 为额定负载热试 验后绕组端电阻，尺 为折算 到基准冷却介质温度 为 2 5℃时的定子电阻。 修正后 的输入功率为 P P 1 一 P 。 p 1 4 2 ． 3 输 出功率的测量和计算 使用转矩转速传感器和扭矩测量仪对输出转 速 n 、转矩 进行 采样 测量 ，采样 时间不 大于 0 ． 1 s 。每个工作循环的4 m i n负载运行时间内采样 Ⅳ个点。根据公式 T k d 对转矩进行修正。 式中转矩读数修正值 k 根据 G B ／ T 1 0 3 2 --2 0 0 5 三相异步电动机试验方法附录 B的规定求得。 转速的修正公式为 善 n i 5 _ ‘ J 修正后的输出功率为 ∑ n P z旦 6 2 ． 4 能效计算 根据输入功率和输出功率的测量计算，可以 计算出电动机的能效值 ，能效为 P． 2 1 0 0 ％ 7 为保证测量的精准度 ，可 以多测试几组数据 ， 取其平均值 。 3 讨论与分析 上述能效测试方 法是采用输入 一输 出的方法 来测试 电机本身 的能效 ，而在工业场合使用 电动 机 ，不仅需要考虑 电机 本身 的能力大小 ，还需考 虑 电机整个 系统 的能源利 用能力。因此 ，在 电机 系统的节能改造中，应使用电动机的综合效率来 考核电动机是否处在经济运行状态。冶金 电动机 的效率和功率因素与电动机的负载率基本上成正 相关的关系，保持合适的负载率可以发挥电动机 的最佳运行状态。 起重冶金工业场合所使用的交流电动机、 变压 一 71 基于视频的塔式起重机振动测试 姚峰林 高世桥 高崇仁 1太原科技大学 太原0 3 0 0 2 4 2北京理工大学机 电学院 北京 1 0 0 0 8 1 摘要介绍了使用多自由度系统来求解塔机振动的方法 ，分析了此方法的局限性，详细阐述 了使用图像 方法测试振动的架构、算法设计、数据结果及处理等。得到也与塔式起重机结构相关的结论。 关键词 塔式起重机 ；视频 ；振动 ；测试 中图分类号 T H 2 1 3 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 1 1 2 0 0 7 20 4 Ab s t r a c t T h i s p a p e r s t u d i e s t o w e r c r a n e v i b r a t i o n b y me a n s o f mu l t i d e ge e o f f r e e d o m s y s t e m a n d a n aly z e s i t s l i mi t a t i o n s ． S t r u c t u r e，a l g o ri t h m d e s i g n，d a t a r e s u l t s a n d d a t a p r o c e s s i n g r e l a t i n g t o t h e v i b r a t i o n t e s t i n g a r e e l a b o r a t e d ．F i n al- l y ， t h e p a p e r r e a c h e s s o me c o n c l u s i o n s a b o u t t o we r c r a n e s t r u c t u r e ． Ke y wo r d s t o w e r c r a n e ； v i d e o ；v i b r a t i o n； t e s t i n g 0 引言 塔式起重机 以下简称塔机具有工作效率 高 、适用范 围广 、回转半径大 、起 升高度高 、操 作方便 、安装 与拆卸方便 等特点 ，广泛应用 于建 筑施工和工业起重。它有 金属结构部分 、工作 机 构部分和驱动控制系统部分。塔机 的金属结 构部 分包括塔 身、塔顶 、起重臂 架 、平衡臂架 、回转 支承架、底架和 台车架等部件。当起重 臂架绕塔 机的回转平面作 3 6 0 。 回转时 ，吊重载荷沿起重臂 架运行并升 降时，以及 因驱动控制系统电机抖动 等原 因，加上各 机构起 、制 动 的耦合作用 ，都会 使塔机引起强 烈的冲击 和振 动。严重的振动不仅 影响塔机 的工作效率 、司机的心理和正常操作 以 及舒适性 ，还会造成主要结构件 的疲 劳破坏。大 振幅的强迫振动将 导致 结构破 坏，缩短其使用寿 命 。考虑工况组合和各种 载荷 系数 ，吊重载荷等 动载荷对塔机结构所 引起 的内力和变形要 比同样 大小的静载荷所引起的大得多。 由于塔机结构及 构件承受 的动载荷一般都很 大 ，且加载次数较为频 繁 ，更容易产 生周期 的振 动冲击。近年来 ，随着高层 、超高层建筑 的兴起 ， 自升式塔 机需要 量猛增 ，要 求塔 机具有 速度 快 、 效率 高、 自重轻 、振动小 、噪声低等特点 。对塔 机的要求不仅考虑到静强度 ，还要考虑其动强度。 为了避免塔机结构产生共振现象，使塔机结构的 器 、电磁开关等用 电设备 ，绝 大部分属于感性负 载 ，特别是交流异步 电动机所要 求的 电流 ，除需 要拖动的有功电流外 ，还要有产生磁场 的励磁 电 流和漏磁 电流 ，因此 ，在 考虑 电动机 系统 的效率 时，需要计人 电网 中的无 功功率损耗 ，科 学评价 电动机的节能水平。 4 结束语 Y Z R ／ Y Z系列起重及冶金用电动机能效测试方 法的研究给 出了符合起重机械使用特点 的能效计 算方法 ，促使 电动机朝着更高效 的方 向发展 ，对 于开展 起重 机械 能 效测 试 意义 重 大，也 为 国家 “ 十二五”期 间节 能政 策 的推广 提供 了可靠 的依 一 7 2 一 据 。当然 ，电动机节能 除了提高电动机本身 的效 率外 ，还应使 电动机与起升机构和运行机构很好 地匹配，使其运行在负载的高效区域。 [ 1 ]J B ／ T 1 0 1 04--1 9 9 9 动机技术条件[ S ] 『 2]GB ／ T 1 0 3 2 _ 2 0 0 5 参考文献 Y Z系列起重及冶金用 三相 异步 电 三相异步电动机试验方法[ S ] 作 者杨俊 地 址北京市雍和宫大街5 2号 邮 编 1 0 0 0 0 7 收稿 日期 2 0 1 1 0 5 0 6 起重运输机械 2 0 1 1 1 2