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高效能源隧道掘进机

降低隧道掘进机能耗分析并发掘节能潜力

________________ 在能源开支不断增加的时代,克服能效挑战具有重要意义。为了降低隧道掘进作业的能源需求,海瑞克股份公司正在开发高能效和节能的隧道掘进机

降低能耗,我们不遗余力

我们产品开发的重点是通过按需供能来降低能耗。除了优化各耗能部件的能源使用外,也有必要采用低能耗部件。

从隧道掘进机的耗电部件及其实际安装功率为起点,对实际的耗能水平和“基于安全”的电气性能水平进行了对比。结果显示,对于一台选定的混合式盾构机,在减除全部单个耗电部件的安装功率后,整机的安装功率仍有较高的储备容量。正因如此,我们与电气部合作,首先用现代化的性能计数器对一台隧道掘进机的实际参数做了核定,并记录了电压和电流强度的有效数值。然后,对这些物理参数进行了计算,分析有效功率、表观功率、闲置功率,以及同等重要的相位角φ、功率因数和有效能量。

利用原始数据,计算了主配电器HV1的平均利用率和最大利用率。计算结果显示,平均利用率仅为23%,备用功率容量为77%;最大利用率为约50%。这是非常重要的一点,也表明在达到绝对峰值功耗的情况下,仍有50%以上的备用功率。对其它主要耗能设备——泥浆泵P2.1和刀盘驱动机构——也进行了此类评估和分析,得到了相似的震憾结果。

识别节能潜力:一台混合式盾构机主配电器的功率分布。

本图显示了一台混合式盾构机主配电器随时间变化的功率分布。为此目的,开发了一款分析评估软件,用于存贮一个掘进循环随时间(y轴)变化的二维柱状图(x/z轴)相关数据。借助这些三位图形,可以发现机器的节能潜力,以及从能耗角度优化掘进作业。

所取得的第一项成果是采用节能型机器照明装置。采用最新的LED照明,相对于传统的卤素照明灯,电能消耗显著降低。

不过,重点还是放在主要耗能部件。混合式盾构机泥水环路的耗电比例最高。通过建立在衬砌管环施工期间关闭泥水环路的标准程序设置,可以显著减少能耗。与之相仿,机器的设计如能更加贴近实际的地质/土工要求,也有助于降低隧道掘进机的能耗。

通过在更多隧道建设项目中分析能耗,我们已取得关于机器可利用率的更多重要资料,也在优化泥水环路的运行方式。在此之前,由于能源价格低廉,这个课题没有引起太多关注。但是在未来,“能源效率”将会在隧道掘进项目的经济可行性中扮演更加重要的角色。

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