混凝土施工機械可持續(xù)發(fā)展的一些技術(shù)措施
2005-04-17 00:00
隨著我國基礎建設形勢的蓬勃展開和西部開發(fā)戰(zhàn)略的推行，我國的建設施工機械獲得了一個大好發(fā)展機遇。同時國家也加強了在發(fā)展中對保護生態(tài)環(huán)境的控制力度。例如對發(fā)動機廢氣排放的控制，對施工機械的作業(yè)噪聲控制等。施工機械的使用不能損害人類的生存環(huán)境，這種要求已是必然趨勢。這就促使我們提高和改善混凝土施工機械的技術(shù)品質(zhì)。如果只注重降低成本，而不同時注重自己的產(chǎn)品與時俱進，最終也將影響到產(chǎn)品本身的前途。
我們認為，目前混凝土施工機械可持續(xù)發(fā)展技術(shù)主要應致力于：①節(jié)約能源；②減少污染；③改進性能；④提高效率。本文主要就節(jié)約能源、減少污染方面作一敘述。
1 節(jié)約能源和改善發(fā)動機廢氣污染的措施
節(jié)約能源不僅對用戶具有很大的經(jīng)濟效益，而且有利于保護地球資源，有利于人類社會的可持續(xù)發(fā)展。節(jié)約能源與減少污染又是密切相關(guān)的。能源從其開采、運輸、加工到使用的過程都是對地球環(huán)境污染最大的一種。在柴油機排放廢氣中的有害物質(zhì)主要是CO、HC、NOx，含硫化合物和碳微粒。一般柴油機因不完全燃燒而排放的碳微粒是汽油機的30～40倍。目前國家對機動車輛尾氣排放量的控制正在逐漸推廣開來，未達歐II排放標準的各類機動車輛將不允許進入大城市。在降低發(fā)動機廢氣排放上，采用電腦控制的渦輪增壓中冷柴油機具有獨特的優(yōu)勢，如VOLVOFMl2型發(fā)動機。電腦控制噴油系統(tǒng)主要由傳感器、執(zhí)行器和電控單元三部分組成；電控單元為發(fā)動機電腦或中央處理器；傳感器則有進氣溫度和壓力傳感器、負載感應傳感器，以及機油溫度和壓力傳感器等數(shù)種型式；執(zhí)行器是由電磁閥驅(qū)動的單體泵。各傳感器感受的信號匯合到發(fā)動機電腦或中央處理器中進行綜合分析后，轉(zhuǎn)換成控制信號去控制柴油機的最佳噴油量、噴油定時和進氣量。有的電控柴油機還可分析燃燒后排放的廢氣成分和含量，當燃燒不完全排氣冒黑煙時，柴油機能馬上調(diào)整柴油混合氣濃度，及時消除這種現(xiàn)象。這種柴油機由于采用蝸輪增壓中冷技術(shù)，初次燃燒產(chǎn)生的廢氣由其廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR系統(tǒng))通過二次燃燒而進一步凈化，同時也提高了能量利用率，使發(fā)動機的油耗顯著降低。這種型式的電控柴油機均能達到歐II以上的尾氣排放標準。電腦控制柴油機的另一個顯著優(yōu)勢就是其動力輸出性能大為增強。當柴油機的負荷率發(fā)生變化時，電腦能立即感受到并及時調(diào)整柴油機的輸出力度。
對于無增壓中冷的發(fā)動機，可采用排氣濾清器來改善尾氣排放。例如采用陶瓷泡沫體和壁流式陶瓷蜂窩體的排氣濾清器，或基于靜電式微粒捕捉原理的排氣濾清器，對于捕捉廢氣中的碳微粒有良好效果；采用沸石為吸附劑的排氣濾清器，對于吸收廢氣中的HC化合物有良好效果。此外，在柴油中加入消煙添加劑，不使用含有重柴油成分的劣質(zhì)柴油燃料，都是提高燃燒效率，降低排污的有效措施。
另一種方法就是適當限制發(fā)動機的最大功率輸出，如五十鈴CXZ81Q卡車的lOPE柴油機就是采用這種方式達到了歐I排放標準。
2 降低發(fā)動機和整機熱污染的措施
全世界數(shù)量巨大的各型熱機所產(chǎn)生的熱污染是惡化地球生態(tài)環(huán)境和氣候的另一重要因素。它所產(chǎn)生的溫室效應導致了冰川熔化、海平面升高、氣候變異以及干旱和洪水的頻繁發(fā)生?；炷潦┕C械的動力機、液壓回路以及某些執(zhí)行機構(gòu)等都是熱源。因此降低混凝土施工機械的熱污染也是有關(guān)廠家應予以關(guān)心的一個問題。目前所能做到的，如在發(fā)動機的選擇上，應盡量選用能量轉(zhuǎn)換率高熱耗小的發(fā)動機；在機械運動部件設計中(特別是高速運動部件)，應盡量減小磨擦并加強潤滑，在液壓回路的設計中應盡量減小管道流通阻力以減小熱量的產(chǎn)生。但最根本的改進還須等待新型的動力機問世來取代目前的熱機。
3 降低混凝土施工機械噪聲的措施
隨著國家環(huán)?？刂频倪M一步深入，環(huán)保部門對噪聲污染嚴重的落后施工機械和施工方式將逐步進行淘汰。因此進一步降低混凝土施工機械的作業(yè)噪聲，是各混凝土機械生產(chǎn)廠家必須重視的問題。
我國城市地區(qū)對噪聲的控制見下表：
城市5類環(huán)境噪聲標準值(分貝) (GB3096-1993)
|
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類 別 |
晝間 |
夜間 |
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0 |
(療養(yǎng)區(qū)、別墅區(qū)) |
50 |
40 |
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1 |
(居住、文教、機關(guān)區(qū)) |
55(60) |
45 |
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2 |
(商業(yè)、居住混雜區(qū)) |
60(70) |
50 |
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3 |
(工業(yè)區(qū)) |
65(80) |
55 |
|
4 |
(公路、鐵路、港口近側(cè)) |
70(85) |
55 |
(表中括號數(shù)值為參照ISO環(huán)境標準的修正值)
過強的噪聲主要對人的聽覺系統(tǒng)造成損害。據(jù)資料介紹人若長期處于85分貝的噪聲環(huán)境中，將使聽力衰退；而90分貝以上的噪聲則可導致耳聾或嚴重失聰。人耳對強噪聲的短期極限承受限度為125分貝左右。聲頻在500赫茲以下的稱低頻噪聲(如空壓機、汽車拖拉機的低速行駛聲)，聲頻在500~1000赫茲的稱中頻噪聲，聲頻在1000赫茲以上的稱高頻噪聲。人的聽覺域在20~20000赫茲范圍內(nèi)，并對1000赫茲左右的聲音最敏感。
混凝土施工機械產(chǎn)生的噪聲可分為動力機噪聲(發(fā)動機、電機、油泵等)和傳動、執(zhí)行機構(gòu)的噪聲。下面分別介紹幾種噪聲控制措施。
(1)隔聲降噪技術(shù)：隔聲降噪技術(shù)主要是采用隔聲罩將聲源與外界隔離。隔聲罩內(nèi)一般襯有阻尼層或阻尼涂料以增強隔聲效果。對于熱機，為滿足散熱通風的需要，必須要有進氣口或排氣口，此時需在進氣口和排氣口上裝置消聲器以保持隔聲效果。采用這種方式一般可降噪15~30分貝。
(2)隔振降噪技術(shù)：噪聲往往是由機器或流體的振動引起。因此減緩振動是一種更為治本的降噪方法。如油泵運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲，含有液力噪聲和機械噪聲。液力噪聲是由液體中的空穴和液體排出時壓力流量的周期性脈動所產(chǎn)生；機械噪聲則是由轉(zhuǎn)動部件不平衡、軸承不良和部件共振所引起。一般液力噪聲是泵噪聲的主要成分，它隨泵的轉(zhuǎn)速升高而增大，噪聲頻率也隨泵的轉(zhuǎn)速上升而增高。對泵和液壓系統(tǒng)進行改進設計，是降低液力噪聲的根本途徑。另外也可使用隔聲罩。當由動力元件及其支承產(chǎn)生的機械振動明顯時，采用隔振降噪技術(shù)能收到明顯的效果。一般使用橡膠減振墊(塊)、彈簧和軟木等作為減振元件，更高級的有油氣彈簧一類的氣液減振方式。安裝方式對隔振效果也有很大影響。如VOLVO卡車的駕駛室采用雙重彈簧減振加上內(nèi)襯吸音材料，在駕駛室中獲得了明顯的靜音效果。
(3)吸聲降噪技術(shù)：吸收衰減聲波能量的技術(shù)。吸聲材料一般為多孔吸聲材料。多孔材料中90%是細微的互相連通的空腔，這些微腔對振動著的空氣分子產(chǎn)生粘滯阻力和摩擦作用，分子的振動動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏孤暷芩p。
(4)聲波對消技術(shù)：采用聲波對消技術(shù)的消聲系統(tǒng)是由一組聲波探測器、信息處理器和聲波合成器組成。探測器將感受到的噪聲強弱、方向等數(shù)據(jù)送到信息處理器，信息處理器經(jīng)過分析后指令聲波合成器產(chǎn)生與噪聲波振幅相同、振動方向相反的聲波信號，將噪聲對消掉。這種技術(shù)已在英國的空調(diào)系統(tǒng)降噪中得以應用，可獲得10分貝左右的降噪效果。
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