青海省电力设计院 青海西宁 810008
摘要：高寒地区大多位于我国西部和南部地区，这类地区的地理环境与条件相对恶劣，不仅海拔高，气温低，而且冻土常年不化，随着边疆开发速度的加快，电网工程建设也越来越多。由于受到高海拔和低温的影响，在电网工程施工中，施工机械效率往往会出现下降的问题提，影响到工程进度和施工质量。本文主要针对如何降效问题进行探讨，以供参考。
关键词：高寒地区；电网工程；施工机械；降效
我国疆域辽阔，各地地形差异大，海拔超过1000m的高寒地区占国土面积60%左右。高寒地区一般分两类，一类是指海拔高、常年低温、冻土常年不化的地区，另一类是指高纬度、常年低温、冻土不化的地区。在我国，高寒地区大多分布于西部及南部地区，平均海拔均超过2000m。高寒地区的特点，一是气候比较冷凉，作物生育期间有效积温低。在第五积温带≥10℃活动积温只有1900-2100 C，第六积温带则在1900℃以下，不少地方甚至只有1700-1800℃。二是海拔高度明显高于内陆地区，高寒地区气温寒冷的主要原因是由于海拔高所导致，海拔每升高1000m，气温就会下降6摄氏度。三是缺氧，高寒地区普遍会出现低氧状态，由于大气压会随着海拔高度升高而降低，故氧分压不足以维持，导致空气中的氧气含量下降。近年来，我国积极实施西部大开发战略，随着开发战略的不断推进，高寒地区的电网工程越来越多。在这些地区进行工程施工，因受海拔、低温及土质等因素的影响，往往会导致劳动力下降、劳动力募集困难等问题，尤其是高海拔地区缺氧所造成的施工机械效率下降尤为严重，极大地影响了工程进度和施工质量与效益。鉴于此，研究高寒地区电网工程施工机械降效问题，具有重要的理论价值与实践意义。
一、机械降效相关概念阐释
（一）机械降效
机械在高海拔地区及高空等复杂工作环境下，实际功率不能达到理论功率所造成机械效率下降的客观现象，称为机械降效。例如，在西藏拉萨地区，一台柴油发电机的额定功率为135KW，而实际做功功率仅为90KW，从而形成机械降效。
（二）机械降效率
施工机械在高寒环境下即在机械降效环境下，完成的工作量与在定额规定的标准环境下完成的定额产品数量的比率，称为机械降效率。
（三）机械降效系数
机械降效系数是指定额单位时间完成的工作量与降效环境下单位时间完成的工作量之比。例如，在西藏拉萨地区，一台柴油发电机的额定功率为135KW，而实际做功功率仅为90KW，机械降效系数为135/90=1.5。
二、高寒地区对施工机械效率的影响分析
（一）对内燃机动力性能的影响
内燃机械受环境影响敏感程度高，尤其是在高海拔地区，随着空气中氧气含量随海拔升高而下降，内燃机机械的各类运行机制都会降低，其中，功率下降极为突出。对自然吸气的内燃机（非增压机型），由于过量空气系数减少，发动机燃烧不充分，功率、扭矩相应下降，排温、比油耗、烟度值增高，机械作业效率下降，油耗高。根据文献资料中试验表明，海拔每升高1000m，内燃机的功率扭矩下降8%-13%，油耗上升6%-9%，热强度增加2%-5%。随着海拔升高，大气压力降低，水的沸点逐渐下降，造成水温低于100℃就沸腾，使冷却水蒸发加快，引起散热器内缺水，发动机散热不良。当海拔达到4000m时，其功率降低45%左右，这是由于缸内充气量减少，散热性能下降，热负荷增加，燃烧不充分等原因所致，因此，高寒地区环境环境对发动机动力性能影响十分严重。
（二）对启动性能的影响
由于高寒地区气压低，含氧量减少，气温低，昼夜温差大，寒冷季节长，使内燃机的压缩压力和温度随海拔升高而降低。辅助装置在高寒地区使用时，凡涉及到点火、燃烧、耗氧性能等，都会出现不同程度的不适应性，发动机气缸内压缩终了的油气混合物的自燃性能变差，着火困难，造成启动延时或启动失败，同时在排气中伴有大量未燃烧油气排出，有些机械在海拔4000m以上甚至无法使用。
（三）对其他材料的影响
传动液压油和润滑油料。合理、高效的利用施工机械的油品，是解决高寒地区环境下机械性能的关键所在。一般要求：一是变速箱油的闪点要高，倾点低，粘温性能变化不大，抗氧化，抗腐蚀，防锈，禁止出现泡沫；二是润滑剂粘温性能稳定，以保证低温条件下良好的润滑性能和高温条件下较高的油膜强度；三是对于高原增压型工程机械，由于内燃机热负荷高，机械负荷大，工作条件苛刻，因此要求所用润滑剂机油除具有上述特点外，还应有良好的低温分散性能。
（四）对机上操作人员的影响
机械操作人员因为气压低和缺氧，造成对机械操作人员身体机能消耗加大，心肺功能、呼吸循环系统处于高负荷状态，从而导致劳动能力和劳动效率下降，劳动时间率变小，持续劳动时间缩短；同时人员操作机械时，对于操作的准确性以及判断力受到影响，缩短了正常工作时间，最终导致机械效率的下降。
综合高寒地区环境特点，以及高海拔地区对于机械降效的原因，可以看出，在低气压下的环境导致空气中氧含量降低，是导致机械降效的关键因素。
三、解决施工机械降效问题的对策思考
（一）增大压缩比
海拔增高时施工机械发动机进气压力减小，压缩终了时温度、压力降低，爆燃倾向下降，为提高压缩比提供了可能性。减小燃烧室容积即可增加压缩比。最简单的方法是刨削（或铣削）、磨削气缸盖下平面，刨削量因机型不同而异。许用压缩比与海拔高度的关系可用经验公式计算得出：
式中，表示许用压缩比，表示原设计压缩比；表示海拔高度（m）。
（二）调整混合气浓度
高原环境下进入施工机械发动机气缸内空气的含氧量降低，若采用标准状态下的供油量，过量空气系数下降，将形成浓混合气或过浓混合气。2000m以下时，混合气浓度可按低海拔地区要求进行调整。海拔在2000m以上时，每增加1000m实际供油量应比标准供油量减少5％~10％ 左右。还可以考虑在燃油中添加含氧燃料，从而提高其燃烧性，常见的方法是添加醇类燃料及助燃剂。
（三）选配增压器
增压器可以提高气缸的进气压力，使进入气缸的实际空气压力和密度高于环境气压，为发动机提供燃烧所需的空气量。为解决高寒地区空气稀薄造成的气缸压力低、燃烧时供氧不足的问题，可选配增压器。
（四）使用辅助手段提高施工机械高原适应性
向施工机械泵送液体内添加降凝剂、减阻剂等，可改善流体的低温流动性，提升施工机械的运行能力和可靠度。也可以采用双吸泵，加大叶轮进口处直径，在泵进口增加诱导轮等方法提高泵的抗汽蚀能力。还应定期检查、清理施工机械各部件，防止出现过度磨损而引起泄漏。另外，还要保证施工机械的安装质量，合理调整施工机械运行状况，使其运行效率得以提高，性能得到改善。
参考文献
[1]王朋基，宋玉红.高寒地区人工机械施工效率研究[J].河南水利与南北水调，2010，3（4）：94-96.
[2]杨铭钦，王崇礼.西藏地理气候特殊性对水电工程造价的影响[J].水力发电，2008 6（3）：58-59.
论文作者:马明宇
论文发表刊物:《电力技术》2016年第12期
论文发表时间:2017/3/1
标签：地区论文; 机械论文; 海拔论文; 施工机械论文; 环境论文; 机械效率论文; 功率论文; 《电力技术》2016年第12期论文;