Время работы:

ПН-ПТ 09:00 - 18:00
СБ-ВС Выходной

8 (800) 555 88 35

7 (495) 726 52 25

Заказать звонок

Об экономичности электропогрузчика

Об экономичности электропогрузчика

Экономичность электропогрузчика проявляется тем сильнее, чем интенсивнее режим его работы. В значительной степени она зависит от технико-экономических характеристик трех основных компонентов погрузчика - электродвигателя, аккумуляторной батареи и системы управления электродвигателем.

До недавнего времени в электропогрузчиках традиционно применялись только двигатели постоянного тока, и лишь в последние годы наряду с ними стали использоваться асинхронные электродвигатели. Последние не нуждаются в техническом обслуживании, обладают меньшей массой, более удобными габаритами и стоят дешевле; тем не менее они встречаются еще достаточно редко. Поэтому в настоящей статье мы будем рассматривать только электропогрузчики с двигателями постоянного тока.

Для анализа экономичности транспорта необходимо знать стоимость топлива и его расход. Если для двигателя внутреннего сгорания, где используются бензин, дизельное топливо или газ, эти величины известны каждому автолюбителю, то кaк оценить расход энергии в электротранспорте - не ясно порой даже специалистам. Попробуем получить некоторые цифры, характеризующие стоимость электроэнергии аккумуляторной батареи (АКБ), а также определить затраты на эксплуатацию электропогрузчика.

Экономичность аккумуляторной батареи (АКБ)

При интенсивной и продолжительной эксплуатации погрузчика важным моментом является его способность выдержать этот режим работы до следующей зарядки АКБ. Чтобы не допустить нежелательного перерыва в работе для вынужденной подзарядки, нередко используют резервную АКБ. Это оправдано при круглосуточном режиме работы машины, но не всегда целесообразно в иных случаях из-за высокой стоимости тяговой АКБ.

В настоящее время предпочтение отдается свинцово-кислотным аккумуляторам, т. к., по сравнению со щелочными, они обладают наибольшей емкостью на единицу стоимости и имеют большую энергоотдачу (высокий КПД).

Новейшие системы управления исключают возможность выхода из строя аккумуляторов по причине "глубокого" разряда с полным отбором запасенной энергии. Например, система управления "Curtis" (США), устанавливаемая на отечественных погрузчиках "ЭП-103 КИО", позволяет постоянно контролировать уровень разряженности батареи, подает предупреждающий сигнал при уровне разряженности АКБ в 75 процентов и блокирует двигатель подъема каретки электропогрузчика в случае разряженности АКБ на 80 процентов.

Продолжительность работы машины между зарядками батареи (рабочий цикл) зависит от количества электрической энергии , которую АКБ способна отдать для выполнения работы за это время, и равного произведению емкости АКБ при разряде и среднего разрядного напряжения Uр (Aр = Qр·Uр).
Величину также можно выразить через зарядные характеристики: Aр = hАКБ·Qз·Uз,
где - емкость при заряде, - среднее зарядное напряжение АКБ, а hАКБ - КПД энергоотдачи.

Ресурс АКБ составляет примерно 1000 циклов заряда/разряда. Следовательно, за весь срок своей службы АКБ выделит для выполнения работы погрузчика электрическую энергию, оцениваемую как: Aр0 = 1000·Qр·Uр = 1000·hАКБ·Qз·Uз.
КПД энергоотдачи современного аккумулятора равен 0,68. По мере эксплуатации батареи эта величина уменьшается. Полагая, что средний КПД энергоотдачи за всё время работы АКБ составляет приблизительно 0,6, получим Aр0 = 600·Qз·Uз. Если тариф стоимости электроэнергии составляет Т руб., то полная стоимость электроэнергии, затраченной на заряд АКБ за всё время эксплуатации, можно оценить как: Сз0 = 1000·Т·Qз·Uз.

Стоимость единицы электроэнергии, полученной от разряда АКБ за всё время эксплуатации, можно оценить следующим образом: Ср0 = (Сз0 + САКБ)*600·Qз·Uз = 1,7·Т + САКБ*600·Qз·Uз,
где САКБ - стоимость АКБ.

Проведем сравнение различных АКБ, применяемых на электропогрузчиках грузоподъемностью 1000 кг российского (ЭП-103 КО) и болгарского производства (ЕВ 687) (таблица 1).

Таблица 1. Сравнительные технико-экономические характеристики АКБ
Энергетические и стоимостные характеристики АКБ Электропогрузчик
ЭП-103 КО ЕВ-687
Тип АКБ
34ТНЖ300 (щелочная) 20 6А420 (кислотная) 20 7А490 (кислотная) 2х40 / 210 (кислотная)
Напряжение АКБ (U), В 40 40 40 80
Электрическая емкость АКБ (Q), А·ч 300 420 490 210
Энергоемкость АКБ (A=Q·U), кВт·ч 12 16,8 19,6 16,8
Энергоемкость разряда новой АКБ: Aр=hАКБ·Q·U, кВт·ч 7,0 11,4 13,3 11,4
Энергия разряда АКБ за весь ресурс эксплуатации (Ар0), кВт·ч 6000 10000 11700 10000
Стоимость электроэнергии, расходуемой на заряд за весь ресурс АКБ (при тарифе 0,43 руб./кВт·ч) (C< SUB>), руб. 5200 7300 8400 7300
Стоимость АКБ (CАКБ), руб. 34000 40000 45000 46000
Стоимость АКБ и электроэнергии на заряд за полный ресурс АКБ, руб. 39200 47300 53400 53000
Цена электроэнергии АКБ (Ср0), руб./кВт·час 6,5 4,7 4,5 5,3


Таблица 1 позволяет сделать следующие выводы, полезные при выборе погрузчика для интенсивных работ:

использование отечественных кислотных АКБ позволяет максимально снизить стоимость электроэнергии, а дешевая щелочная АКБ дает для работы погрузчика наиболее дорогую электроэнергию (позиция 9);

за счет выбора АКБ можно увеличить продолжительность работы электропогрузчика от одной зарядки примерно в полтора-два раза.

Экономичность системы управления электродвигателем

Ранее (см. ПТО № 4, 2001) мы сопоставляли особенности работы погрузчиков с импульсной (ИСУ) и контакторной (КСУ) системами управления электродвигателем.

Проведем теперь сравнение контакторной и импульсной систем управления по экономичности на примере электропогрузчика "ЭП-103 КО". Стоимость контакторной системы управления для этого погрузчика можно оценить приблизительно в 10 тыс. рублей. При этом затраты на ее техническое обслуживание (замену контактов, контакторов, предохранителей и контроллеров) составляют, при интенсивном характере работы, 1-3 тыс. рублей в месяц, а в ряде случаев - до 9 тыс. рублей в месяц.

Стоимость импульсной системы управления составляет около 40 тыс. рублей, и она не требует технического обслуживания.

При интенсивном характере работы АКБ (когда погрузчик задействован примерно 8-12 часов в сутки) она, как правило, заряжается ежесуточно в ночное время. Часто она ставится на подзарядку в середине рабочего дня. Это приводит к исчерпанию ресурса АКБ (1000 циклов заряда/разряда) за 2-3 года, после чего она подлежит замене. В зависимости от режима работы батареи импульсная система управления позволяет увеличить срок ее службы в 2-3 раза, т. е. до 6 лет.

В таблице 2 приведены сравнительные эксплуатационные характеристики системы управления обоих типов. Эти данные позволяют сопоставить расходы на работу погрузчиков с контакторной и импульсной системами управления за 6 лет (см. диаграмму) и убедительно доказывают, что импульсная система управления окупается за 1-2 года.



Таблица 2. Сравнительные эксплуатационные характеристики систем управления
Эксплуатационные характеристики Контакторная система управления Импульсная система управления
Стоимость системы управления 10 тыс. руб. 40 тыс. руб.
Стоимость тех. обслуживания системы управления за 1 год 10-30 тыс. руб. не требуется
Срок службы АКБ Срок службы АКБ приблиз. 6 лет
Электроэнергия, расходуемая на заряд АКБ за 1 год эксплуатации 4 тыс. кВт·ч 2 тыс. кВт·ч
Стоимость электроэнергии на заряд за 1 год эксплуатации при тарифе 0,43 руб./кВт·ч 1700 рублей 850 рублей


Выполняемую погрузчиком механическую работу можно выразить через параметры АКБ, а также через КПД электродвигателя (hдв) и КПД системы управления (hсу), следующим образом: Aм = hдв·hсу·hАКБ ·Qз·Uз. КПД двигателя hдв возрастает с увеличением нагрузки, достигая максимального значения (0,7-0,8) для двигателей мощностью 3,5 кВт, применяемых на погрузчиках грузоподъемностью 1 т. КПД импульсной системы управления hсу практически равен 0,9-1,0. О значении КПД контакторной системы представление можно получить только по косвенным признакам, т. к. оно зависит от режимов работы и мастерства водителя. В таблице 3 приведены оценки величины механической работы при перевалке грузов, которую может совершить электропогрузчик от одной зарядки АКБ.

Типовые действия погрузчика (например, при загрузке автомашины) состоят из чередования повторяющихся маневров: захвата груза, ускорения с грузом, движения с номинальной скоростью, остановки, ускорения без груза, движения без груза с номинальной скоростью и т. д. Несложно оценить, что работа, совершаемая этой машиной за такой рабочий цикл (подвоз на расстояние 40 м к автомашине груза массой 800 кг и последующий подъем его на высоту борта 1,5 м), составляет около 15 т·м.

Имея примерные величины и , нетрудно вычислить количество рабочих циклов, которые электропогрузчик сможет выполнить от одной зарядки АКБ (таблица 3). Из приведенных ниже данных следует, что если погрузчик использует контакторную систему управления, то количество его рабочих циклов будет в полтора-два раза меньше.

Таблица 3. Сравнительные технико-экономические характеристики АКБ
Энергетические и стоимостные характеристики АКБ Электропогрузчик
ЭП-103 КО ЕВ-687
Тип АКБ
34ТНЖ300 (щелочная) 20 6А420 (кислотная) 20 7А490 (кислотная) 2х40 / 210 (кислотная)
Энергоемкость разряда новой АКБ: Aр = hАКБ·Q·U, кВт·ч 7,0 11,4 13,3 11,4
Механическая работа, совершаемая электропогрузчиком
(при hдв = 0,7 и hсу = 0,9):
Aм = hдв·hсу ·hАКБ·Q·U
(1 кВт·ч = 367 т·м)
4,9 кВт·ч (1800 т·м) 8,0 кВт·ч (2900 т·м) 9,3 кВт·ч (3400 т·м) 8,0 кВт·ч (2900 т·м)
Количество рабочих циклов (загрузка на автомобиль грузов массой 800 кг с подвозом их на 40 м): Aм-Aц 120 200 230 200



Описанную выше методику выбора электропогрузчика для достаточно продолжительной и интенсивной работы можно, по нашему мнению, использовать при сравнении машин с различной комплектацией, несмотря на некоторый разброс ряда параметров, лежащих в основе приведенных выше оценок. Предлагаемый подход позволяет количественно определить эффективность затрат на приобретение того или иного погрузчика, а также связать его технические и экономические характеристики.

Статьи

Фотографии погрузчика Балканкар

Фотографии восстановления погрузчика Балканкар

Подробнее о снегоуборочной технике БУЛКАР

Характеристики фронтальных мини-погрузчиков БУЛКАР

Сравнительные характеристики погрузчиков

Спецификация фронтальных мини-погрузчиков серии COW

Видео-файл: фронтальный погрузчик в работе