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混凝土施工机械可持续发展的措施

供稿:工控网 2006/7/19 9:34:00

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随着我国基础建设形势的蓬勃展开和西部开发战略的推行,我国的建设施工机械获得了一个大好发展机遇。同时国家也加强了在发展中对保护生态环境的控制力度。例如对发动机废气排放的控制,对施工机械的作业噪声控制等。
  施工机械的使用不能损害人类的生存环境,这种要求已是必然趋势。这就促使我们提高和改善混凝土施工机械的技术品质。如果只注重降低成本,而不同时注重自己的产品与时俱进,最终也将影响到产品本身的前途。
  我们认为,目前混凝土施工机械可持续发展技术主要应致力于:①节约能源;②减少污染;③改进性能;④提高效率。本文主要就节约能源、减少污染方面作一叙述。
  1 节约能源和改善发动机废气污染的措施
  节约能源不仅对用户具有很大的经济效益,而且有利于保护地球资源,有利于人类社会的可持续发展。节约能源与减少污染又是密切相关的。能源从其开采、运输、加工到使用的过程都是对地球环境污染最大的一种。在柴油机排放废气中的有害物质主要是CO、HC、NOx,含硫化合物和碳微粒。一般柴油机因不完全燃烧而排放的碳微粒是汽油机的30~40倍。
  目前国家对机动车辆尾气排放量的控制正在逐渐推广开来,未达欧II排放标准的各类机动车辆将不允许进入大城市。在降低发动机废气排放上,采用电脑控制的涡轮增压中冷柴油机具有独特的优势,如VOLVOFMl2型发动机。电脑控制喷油系统主要由传感器、执行器和电控单元三部分组成;电控单元为发动机电脑或中央处理器;传感器则有进气温度和压力传感器、负载感应传感器,以及机油温度和压力传感器等数种型式;执行器是由电磁阀驱动的单体泵。
  各传感器感受的信号汇合到发动机电脑或中央处理器中进行综合分析后,转换成控制信号去控制柴油机的最佳喷油量、喷油定时和进气量。有的电控柴油机还可分析燃烧后排放的废气成分和含量,当燃烧不完全排气冒黑烟时,柴油机能马上调整柴油混合气浓度,及时消除这种现象。
  这种柴油机由于采用蜗轮增压中冷技术,初次燃烧产生的废气由其废气再循环系统(EGR系统)通过二次燃烧而进一步净化,同时也提高了能量利用率,使发动机的油耗显著降低。这种型式的电控柴油机均能达到欧II以上的尾气排放标准。电脑控制柴油机的另一个显著优势就是其动力输出性能大为增强。当柴油机的负荷率发生变化时,电脑能立即感受到并及时调整柴油机的输出力度。
  对于无增压中冷的发动机,可采用排气滤清器来改善尾气排放。例如采用陶瓷泡沫体和壁流式陶瓷蜂窝体的排气滤清器,或基于静电式微粒捕捉原理的排气滤清器,对于捕捉废气中的碳微粒有良好效果;采用沸石为吸附剂的排气滤清器,对于吸收废气中的HC化合物有良好效果。此外,在柴油中加入消烟添加剂,不使用含有重柴油成分的劣质柴油燃料,都是提高燃烧效率,降低排污的有效措施。
  另一种方法就是适当限制发动机的最大功率输出,如五十铃CXZ81Q卡车的lOPE柴油机就是采用这种方式达到了欧I排放标准。
  2 降低发动机和整机热污染的措施
  全世界数量巨大的各型热机所产生的热污染是恶化地球生态环境和气候的另一重要因素。它所产生的温室效应导致了冰川熔化、海平面升高、气候变异以及干旱和洪水的频繁发生。混凝土施工机械的动力机、液压回路以及某些执行机构等都是热源。
  因此降低混凝土施工机械的热污染也是有关厂家应予以关心的一个问题。目前所能做到的,如在发动机的选择上,应尽量选用能量转换率高热耗小的发动机;在机械运动部件设计中(特别是高速运动部件),应尽量减小磨擦并加强润滑,在液压回路的设计中应尽量减小管道流通阻力以减小热量的产生。但最根本的改进还须等待新型的动力机问世来取代目前的热机。
  3 降低混凝土施工机械噪声的措施
  随着国家环保控制的进一步深入,环保部门对噪声污染严重的落后施工机械和施工方式将逐步进行淘汰。因此进一步降低混凝土施工机械的作业噪声,是各混凝土机械生产厂家必须重视的问题。
  过强的噪声主要对人的听觉系统造成损害。据资料介绍人若长期处于85分贝的噪声环境中,将使听力衰退;而90分贝以上的噪声则可导致耳聋或严重失聪。人耳对强噪声的短期极限承受限度为125分贝左右。声频在500赫兹以下的称低频噪声(如空压机、汽车拖拉机的低速行驶声),声频在500~1000赫兹的称中频噪声,声频在1000赫兹以上的称高频噪声。人的听觉域在20~20000赫兹范围内,并对1000赫兹左右的声音最敏感。
  混凝土施工机械产生的噪声可分为动力机噪声(发动机、电机、油泵等)和传动、执行机构的噪声。下面分别介绍几种噪声控制措施。
  (1)隔声降噪技术:隔声降噪技术主要是采用隔声罩将声源与外界隔离。隔声罩内一般衬有阻尼层或阻尼涂料以增强隔声效果。对于热机,为满足散热通风的需要,必须要有进气口或排气口,此时需在进气口和排气口上装置消声器以保持隔声效果。采用这种方式一般可降噪15~30分贝。
  (2)隔振降噪技术:噪声往往是由机器或流体的振动引起。因此减缓振动是一种更为治本的降噪方法。如油泵运转所产生的噪声,含有液力噪声和机械噪声。液力噪声是由液体中的空穴和液体排出时压力流量的周期性脉动所产生;机械噪声则是由转动部件不平衡、轴承不良和部件共振所引起。
  一般液力噪声是泵噪声的主要成分,它随泵的转速升高而增大,噪声频率也随泵的转速上升而增高。对泵和液压系统进行改进设计,是降低液力噪声的根本途径。另外也可使用隔声罩。当由动力元件及其支承产生的机械振动明显时,采用隔振降噪技术能收到明显的效果。
  一般使用橡胶减振垫(块)、弹簧和软木等作为减振元件,更高级的有油气弹簧一类的气液减振方式。安装方式对隔振效果也有很大影响。如VOLVO卡车的驾驶室采用双重弹簧减振加上内衬吸音材料,在驾驶室中获得了明显的静音效果。
  (3)吸声降噪技术:吸收衰减声波能量的技术。吸声材料一般为多孔吸声材料。多孔材料中90%是细微的互相连通的空腔,这些微腔对振动着的空气分子产生粘滞阻力和摩擦作用,分子的振动动能转变为热能而使声能衰减。
  (4)声波对消技术:采用声波对消技术的消声系统是由一组声波探测器、信息处理器和声波合成器组成。探测器将感受到的噪声强弱、方向等数据送到信息处理器,信息处理器经过分析后指令声波合成器产生与噪声波振幅相同、振动方向相反的声波信号,将噪声对消掉。这种技术已在英国的空调系统降噪中得以应用,可获得10分贝左右的降噪效果。 信息来源于;中国工程机械

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