混凝土施工機(jī)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(guó)基礎(chǔ)建設(shè)形勢(shì)的蓬勃展開(kāi)和西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的推行，我國(guó)的建設(shè)施工機(jī)械獲得了一個(gè)大好發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)國(guó)家也加強(qiáng)了在發(fā)展中對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的控制力度。例如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放的控制，對(duì)施工機(jī)械的作業(yè)噪聲控制等。施工機(jī)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(shì)。這就促使我們提高和改善混凝土施工機(jī)械的技術(shù)品質(zhì)。如果只注重降低成本，而不同時(shí)注重自己的產(chǎn)品與時(shí)俱進(jìn)，最終也將影響到產(chǎn)品本身的前途。
我們認(rèn)為，目前混凝土施工機(jī)械可持續(xù)發(fā)展技術(shù)主要應(yīng)致力于：①節(jié)約能源；②減少污染；③改進(jìn)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(dòng)機(jī)廢氣污染的措施
節(jié)約能源不僅對(duì)用戶具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，而且有利于保護(hù)地球資源，有利于人類社會(huì)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(kāi)采、運(yùn)輸、加工到使用的過(guò)程都是對(duì)地球環(huán)境污染最大的一種。在柴油機(jī)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(jī)因不完全燃燒而排放的碳微粒是汽油機(jī)的30～40倍。目前國(guó)家對(duì)機(jī)動(dòng)車輛尾氣排放量的控制正在逐漸推廣開(kāi)來(lái)，未達(dá)歐II排放標(biāo)準(zhǔn)的各類機(jī)動(dòng)車輛將不允許進(jìn)入大城市。在降低發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放上，采用電腦控制的渦輪增壓中冷柴油機(jī)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如VOLVOFMl2型發(fā)動(dòng)機(jī)。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(dòng)機(jī)電腦或中央處理器；傳感器則有進(jìn)氣溫度和壓力傳感器、負(fù)載感應(yīng)傳感器，以及機(jī)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(dòng)的單體泵。各傳感器感受的信號(hào)匯合到發(fā)動(dòng)機(jī)電腦或中央處理器中進(jìn)行綜合分析后，轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)去控制柴油機(jī)的最佳噴油量、噴油定時(shí)和進(jìn)氣量。有的電控柴油機(jī)還可分析燃燒后排放的廢氣成分和含量，當(dāng)燃燒不完全排氣冒黑煙時(shí)，柴油機(jī)能馬上調(diào)整柴油混合氣濃度，及時(shí)消除這種現(xiàn)象。這種柴油機(jī)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(guò)二次燃燒而進(jìn)一步凈化，同時(shí)也提高了能量利用率，使發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗顯著降低。這種型式的電控柴油機(jī)均能達(dá)到歐II以上的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。電腦控制柴油機(jī)的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)就是其動(dòng)力輸出性能大為增強(qiáng)。當(dāng)柴油機(jī)的負(fù)荷率發(fā)生變化時(shí)，電腦能立即感受到并及時(shí)調(diào)整柴油機(jī)的輸出力度。
對(duì)于無(wú)增壓中冷的發(fā)動(dòng)機(jī)，可采用排氣濾清器來(lái)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(duì)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(duì)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(dāng)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率輸出，如五十鈴CXZ81Q卡車的lOPE柴油機(jī)就是采用這種方式達(dá)到了歐I排放標(biāo)準(zhǔn)。
2 降低發(fā)動(dòng)機(jī)和整機(jī)熱污染的措施
全世界數(shù)量巨大的各型熱機(jī)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(yīng)導(dǎo)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(jī)械的動(dòng)力機(jī)、液壓回路以及某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)等都是熱源。因此降低混凝土施工機(jī)械的熱污染也是有關(guān)廠家應(yīng)予以關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。目前所能做到的，如在發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇上，應(yīng)盡量選用能量轉(zhuǎn)換率高熱耗小的發(fā)動(dòng)機(jī)；在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)中(特別是高速運(yùn)動(dòng)部件)，應(yīng)盡量減小磨擦并加強(qiáng)潤(rùn)滑，在液壓回路的設(shè)計(jì)中應(yīng)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(jìn)還須等待新型的動(dòng)力機(jī)問(wèn)世來(lái)取代目前的熱機(jī)。
3 降低混凝土施工機(jī)械噪聲的措施
隨著國(guó)家環(huán)保控制的進(jìn)一步深入，環(huán)保部門對(duì)噪聲污染嚴(yán)重的落后施工機(jī)械和施工方式將逐步進(jìn)行淘汰。因此進(jìn)一步降低混凝土施工機(jī)械的作業(yè)噪聲，是各混凝土機(jī)械生產(chǎn)廠家必須重視的問(wèn)題。
我國(guó)城市地區(qū)對(duì)噪聲的控制見(jiàn)下表：
城市5類環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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 |
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4 |
(公路、鐵路、港口近側(cè)) |
70(85) |
55 |
(表中括號(hào)數(shù)值為參照ISO環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的修正值)
過(guò)強(qiáng)的噪聲主要對(duì)人的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)造成損害。據(jù)資料介紹人若長(zhǎng)期處于85分貝的噪聲環(huán)境中，將使聽(tīng)力衰退；而90分貝以上的噪聲則可導(dǎo)致耳聾或嚴(yán)重失聰。人耳對(duì)強(qiáng)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(jī)、汽車拖拉機(jī)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(tīng)覺(jué)域在20~20000赫茲范圍內(nèi)，并對(duì)1000赫茲左右的聲音最敏感。
混凝土施工機(jī)械產(chǎn)生的噪聲可分為動(dòng)力機(jī)噪聲(發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、油泵等)和傳動(dòng)、執(zhí)行機(jī)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(qiáng)隔聲效果。對(duì)于熱機(jī)，為滿足散熱通風(fēng)的需要，必須要有進(jìn)氣口或排氣口，此時(shí)需在進(jìn)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(jī)器或流體的振動(dòng)引起。因此減緩振動(dòng)是一種更為治本的降噪方法。如油泵運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲，含有液力噪聲和機(jī)械噪聲。液力噪聲是由液體中的空穴和液體排出時(shí)壓力流量的周期性脈動(dòng)所產(chǎn)生；機(jī)械噪聲則是由轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)泵和液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，是降低液力噪聲的根本途徑。另外也可使用隔聲罩。當(dāng)由動(dòng)力元件及其支承產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)明顯時(shí)，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(jí)的有油氣彈簧一類的氣液減振方式。安裝方式對(duì)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(xì)微的互相連通的空腔，這些微腔對(duì)振動(dòng)著的空氣分子產(chǎn)生粘滯阻力和摩擦作用，分子的振動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏孤暷芩p。
(4)聲波對(duì)消技術(shù)：采用聲波對(duì)消技術(shù)的消聲系統(tǒng)是由一組聲波探測(cè)器、信息處理器和聲波合成器組成。探測(cè)器將感受到的噪聲強(qiáng)弱、方向等數(shù)據(jù)送到信息處理器，信息處理器經(jīng)過(guò)分析后指令聲波合成器產(chǎn)生與噪聲波振幅相同、振動(dòng)方向相反的聲波信號(hào)，將噪聲對(duì)消掉。這種技術(shù)已在英國(guó)的空調(diào)系統(tǒng)降噪中得以應(yīng)用，可獲得10分貝左右的降噪效果。
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