一種基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及節(jié)能技術(shù)，尤其涉及一種基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]輪胎式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)(RTG簡(jiǎn)稱(chēng)起重機(jī))是港口、碼頭進(jìn)行集裝箱裝卸作業(yè)的主力設(shè)備，在廣大集裝箱作業(yè)碼頭受到廣泛使用。隨著集裝箱周轉(zhuǎn)的數(shù)量增長(zhǎng)、效率提升、效益增加的要求，輪胎式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)呈現(xiàn)出向高速化、自動(dòng)化、節(jié)能化的發(fā)展趨勢(shì)，這也是當(dāng)前整個(gè)集裝箱行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)的。
[0003]傳統(tǒng)的起重機(jī)自身配備有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組作為動(dòng)力能源，起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)下降過(guò)程、大車(chē)和小車(chē)機(jī)構(gòu)減速過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生再生能量，這部分能量占有整個(gè)運(yùn)行循環(huán)的70%以上。由于再生能量無(wú)法回饋，普通起重機(jī)的做法是直接通過(guò)能耗電阻以發(fā)熱的形式消耗。而且在重載吊裝的情況下，為避免起重機(jī)在起升瞬間發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速上升、扭矩不足和發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙等現(xiàn)象，起重機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組的功率選配通常約為平時(shí)所需的2倍。由于處理的每個(gè)集裝箱重量都不一致，以及很多時(shí)候設(shè)備工作在等待狀態(tài)，而大功率的柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組一直工作全速狀態(tài)，而真正用于處理集裝箱的油耗并不高，很大一部分燃油消耗在柴油機(jī)待機(jī)或“大馬拉小車(chē)”上。
[0004]這些發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換效率低、能耗大、環(huán)保性能差、營(yíng)運(yùn)成本高等問(wèn)題，直接制約了企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于:提供一種基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，回收和存儲(chǔ)起重機(jī)再生制動(dòng)能量，降低發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種節(jié)能系統(tǒng)，包括中央控制器、機(jī)組控制器、整流裝置、儲(chǔ)能裝置、逆變電源裝置、變頻器、發(fā)電機(jī)組、能耗電阻，其中，
[0007]所述機(jī)組控制器與發(fā)電機(jī)組連接，機(jī)組控制器用于采集發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，并控制發(fā)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)和開(kāi)機(jī)操作；
[0008]所述中央控制器與機(jī)組控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，中央控制器通過(guò)機(jī)組控制器采集發(fā)電機(jī)組上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，中央控制器通過(guò)機(jī)組控制器控制發(fā)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)和開(kāi)機(jī)操作；
[0009]所述中央控制器與整流裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集整流裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，用于對(duì)整流裝置的輸出功率值進(jìn)行設(shè)定；
[0010]所述中央控制器與儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集儲(chǔ)能裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息;
[0011]所述中央控制器與逆變電源裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集逆變電源裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息；
[0012]所述發(fā)電機(jī)組的電流輸出端通過(guò)整流裝置分別與儲(chǔ)能裝置、逆變電源裝置、變頻器以及能耗電阻的電流輸入端連接，其中，所述逆變電源裝置的電流輸出端連接外部輔助裝置，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，為外部輔助裝置供電；所述變頻器的電流輸出端連接動(dòng)力裝置，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電源，為動(dòng)力裝置供電。
[0013]進(jìn)一步地，所述動(dòng)力裝置包括起升機(jī)構(gòu)和拖車(chē)機(jī)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能裝置為鎳氫電池裝置。
[0015]上述技術(shù)方案至少具有如下有益效果:本實(shí)用新型采用中央控制器采集儲(chǔ)能裝置、發(fā)電機(jī)組、能耗電阻的信息，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)儲(chǔ)能裝置、發(fā)電機(jī)組、能耗電阻的運(yùn)行情況進(jìn)行控制，大大增加能量轉(zhuǎn)換效率，能耗更小。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)主要由以下幾部分組成，包括中央控制器1、機(jī)組控制器2、整流裝置3、儲(chǔ)能裝置4、逆變電源裝置5、變頻器
6、柴油發(fā)電機(jī)組7，機(jī)組控制器2與柴油發(fā)電機(jī)組7連接，機(jī)組控制器2用于采集柴油發(fā)電機(jī)組7的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，并控制柴油發(fā)電機(jī)組7進(jìn)行停機(jī)和開(kāi)機(jī)操作；中央控制器I與機(jī)組控制器2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，中央控制器I通過(guò)機(jī)組控制器2采集柴油發(fā)電機(jī)組7上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，中央控制器I通過(guò)機(jī)組控制器2控制柴油發(fā)電機(jī)組7進(jìn)行停機(jī)和開(kāi)機(jī)操作；中央控制器I與整流裝置3實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集整流裝置3上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，用于對(duì)整流裝置3的輸出功率值進(jìn)行設(shè)定；中央控制器I與儲(chǔ)能裝置4實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集儲(chǔ)能裝置4上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息；中央控制器I與逆變電源裝置5實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集逆變電源裝置5上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息；柴油發(fā)電機(jī)組7的電流輸出端通過(guò)整流裝置3分別與逆變電源裝置5、變頻器6、儲(chǔ)能裝置4的電流輸入端連接，其中，所述逆變電源裝置5的電流輸出端連接外部輔助裝置9，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，為外部輔助裝置9供電；所述變頻器6的電流輸出端連接動(dòng)力裝置10，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電源，為動(dòng)力裝置10供電。
[0019]我們以本實(shí)用新型節(jié)能系統(tǒng)使用在增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)時(shí)為例，進(jìn)一步說(shuō)明其工作原理。
[0020]系統(tǒng)采用串聯(lián)式混合動(dòng)力型式，設(shè)備運(yùn)行需要的能量由儲(chǔ)能裝置4提供，比如采用儲(chǔ)能電池。儲(chǔ)能電池提供直流電源，直接通過(guò)直流供電供給拖動(dòng)各機(jī)構(gòu)運(yùn)行的變頻器6和逆變電源裝置5。變頻器6將直流電源裝換為頻率可調(diào)的交流電源，用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置10，比如起升機(jī)構(gòu)、拖車(chē)機(jī)構(gòu)等。逆變電源裝置5將直流電源轉(zhuǎn)換為頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，用于輔助裝置9供電。柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出的三相交流電經(jīng)過(guò)整流裝置3轉(zhuǎn)換為直流電源，為儲(chǔ)能電池補(bǔ)充能量。同時(shí)儲(chǔ)能裝置4通過(guò)直流母線回收動(dòng)力裝置10產(chǎn)的制動(dòng)能，比如回收起升機(jī)構(gòu)下降過(guò)程中產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量。
[0021]系統(tǒng)使用的儲(chǔ)能裝置4為大容量鎳氫電池裝置，該儲(chǔ)能裝置4具有大電流充電和放電特點(diǎn)，可以滿足起升機(jī)構(gòu)吊重載上升過(guò)程及各機(jī)構(gòu)突然加速時(shí)的突加功率需求，以及能量回饋時(shí)大電流充電要求。
[0022]該系統(tǒng)能夠通過(guò)整流裝置3控制發(fā)電機(jī)組7以最節(jié)能的功率輸出來(lái)給儲(chǔ)能電池補(bǔ)充能量。
[0023]中央控制器I為基于單片機(jī)的智能工業(yè)控制器，控制器能夠讀取柴油發(fā)電機(jī)組、整流裝置3、逆變電源裝置5以及儲(chǔ)能裝置4的狀態(tài)信息，并根據(jù)儲(chǔ)能裝置4的實(shí)時(shí)容量，控制柴油發(fā)電機(jī)組為其補(bǔ)充能量，保證起重機(jī)的正常工作。它還能根據(jù)起重機(jī)的實(shí)際使用情況，控制儲(chǔ)能飛輪裝置的儲(chǔ)能狀態(tài)和時(shí)間，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳的使用狀態(tài)。
[0024]因此，起重機(jī)正常工作時(shí)，儲(chǔ)能電池輸出直流電源通過(guò)逆變電源裝置5轉(zhuǎn)換為頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，用于輔助裝置9供電。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)所發(fā)出的電能回饋到直流母線上，使母線電壓升高，儲(chǔ)能裝置4進(jìn)行充電儲(chǔ)能，當(dāng)檢測(cè)到儲(chǔ)能裝置4已充滿時(shí)或者母線電壓升高達(dá)到設(shè)定的閥值時(shí)，中央控制器I控制能耗電阻8消耗多余能量；當(dāng)起重機(jī)啟動(dòng)或者提升大負(fù)載時(shí)，儲(chǔ)能裝置4提供能量輸出；當(dāng)儲(chǔ)能裝置4電池容量達(dá)到設(shè)定的低容量閥值時(shí)，中央控制器I控制柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)，通過(guò)整流裝置3控制發(fā)電機(jī)組7以最節(jié)能的功率輸出來(lái)給儲(chǔ)能電池補(bǔ)充能量；當(dāng)電池容量達(dá)到設(shè)定的滿容量閥值時(shí)，中央控制器I控制柴油發(fā)電機(jī)組7停機(jī)。本實(shí)用新型采用中央控制器采集儲(chǔ)能裝置、發(fā)電機(jī)組、能耗電阻的信息，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)儲(chǔ)能裝置、發(fā)電機(jī)組、能耗電阻的運(yùn)行情況進(jìn)行控制，大大增加能量轉(zhuǎn)換效率，能耗更小。
[0025]本實(shí)用新型采用串聯(lián)式混合動(dòng)力連接型式，使用儲(chǔ)能電池供電和回收能量，提高發(fā)電機(jī)組能源利用率，燃油節(jié)省約50%?60% ;同時(shí)降低柴油發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量，降低運(yùn)行成本；輔助系統(tǒng)采用逆變電源裝置由直流母線供電，使發(fā)電機(jī)組可以根據(jù)電池容量采用間歇性工作模式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)節(jié)能和降低排放，降低噪聲。
[0026]以上所述是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，包括中央控制器、機(jī)組控制器、整流裝置、儲(chǔ)能裝置、逆變電源裝置、變頻器、發(fā)電機(jī)組、能耗電阻，其中， 所述機(jī)組控制器與發(fā)電機(jī)組連接，機(jī)組控制器用于采集發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，并控制發(fā)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)和開(kāi)機(jī)操作； 所述中央控制器與機(jī)組控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，中央控制器通過(guò)機(jī)組控制器采集發(fā)電機(jī)組上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，中央控制器通過(guò)機(jī)組控制器控制發(fā)電機(jī)組進(jìn)行停機(jī)和開(kāi)機(jī)操作； 所述中央控制器與整流裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集整流裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息，用于對(duì)整流裝置的輸出功率值進(jìn)行設(shè)定； 所述中央控制器與儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集儲(chǔ)能裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息； 所述中央控制器與逆變電源裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，采集逆變電源裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息； 所述發(fā)電機(jī)組的電流輸出端通過(guò)整流裝置分別與儲(chǔ)能裝置、逆變電源裝置、變頻器以及能耗電阻的電流輸入端連接，其中，所述逆變電源裝置的電流輸出端連接外部輔助裝置，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定的交流電源，為外部輔助裝置供電；所述變頻器的電流輸出端連接動(dòng)力裝置，用于將直流電源轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電源，為動(dòng)力裝置供電。2.如權(quán)利要求1所述的基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力裝置包括起升機(jī)構(gòu)和拖車(chē)機(jī)構(gòu)。3.如權(quán)利要求1所述的基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置為鎳氫電池裝置。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于增程式混合動(dòng)力的起重機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，包括中央控制器、機(jī)組控制器、整流裝置、儲(chǔ)能裝置、逆變電源裝置、變頻器、發(fā)電機(jī)組以及能耗電阻。本實(shí)用新型采用串聯(lián)式混合動(dòng)力連接型式，使用儲(chǔ)能裝置供電和回收能量，提高發(fā)電機(jī)組能源利用率；同時(shí)降低發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量，降低運(yùn)行成本；輔助裝置采用逆變電源裝置由直流母線供電，使發(fā)電機(jī)組可以根據(jù)電池容量采用間歇性工作模式，進(jìn)一步提高系統(tǒng)節(jié)能和降低排放，降低噪聲。
【IPC分類(lèi)】H02J7/14, H02J9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204721071
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520291936
【發(fā)明人】鄭堅(jiān)煉, 鄒來(lái), 余詠輝
【申請(qǐng)人】廣東保達(dá)動(dòng)力技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日