CN103264957A - 再生制动起重机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种再生制动起重机，包括门架、充电电路和控制器单元，所述门架上设置有驱动电机，所述驱动电机与所述充电电路的输入端电连接，所述充电电路的输出端电连接储能单元，所述充电电路的控制端与所述控制器单元电连接。本发明提供的再生制动起重机，使电机在发电工况产生的电能储存在储能单元内，为电机的驱动工况提供一部分电能供应，因此节约了能源，降低了能耗及使用成本。

Description

再生制动起重机

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，尤其涉及一种再生制动起重机。

背景技术

随着我国国民经济的发展及国际贸易的增长，我国集装箱运输发展较快。目前通用的集装箱起重机一般包括门架，门架上通过平行轨道安装小车，小车架上面安装驱动装置连接吊具，同时在小车架上安装单独的驱动装置来驱动小车的移动，这种结构导致通用的集装箱起重机质量重，整体结构尺寸大。

为了解决通用的集装箱起重机质量重，整体结构尺寸大，而出现了四滚筒驱动起重机，四滚筒驱动起重机的门架两侧均设置两个有电机驱动的滚筒。门架两侧的电机分别单独控制，相互之间没有任何联系。这就导致小车在运行过程中，门架一侧的电机处于电动工况（也即驱动工况），另一侧电机处于发电工况，处于发电工况的电机发出的点通过制动电阻产生热能而消耗掉，导致了能源的浪费。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种再生制动起重机，用以解决现有集装箱起重机存在能源浪费的问题。

本发明提供一种再生制动起重机，包括：门架、充电电路和控制器单元，所述门架上设置有驱动电机，所述驱动电机与所述充电电路的输入端电连接，所述充电电路的输出端电连接储能单元，所述充电电路的控制端与所述控制器单元电连接。

本发明提供的再生制动起重机，使电机在发电工况产生的电能储存在储能单元内，为电机的驱动工况提供一部分电能供应，因此节约了能源，降低了能耗及使用成本。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为实现本发明实施例提供的再生制动起重机的起重机原理图。

附图标记说明：

卷筒-1；      变速箱-2；    钢丝绳-3；

驱动电机-4；  滑轮-5；      动滑轮-6；

动滑轮-7；    吊具-8；      变频器-9；

控制模块-10； 充电电路-11； 储能单元-12。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

图1为实现本发明实施例提供的再生制动起重机的起重机原理图。如图1所示，本发明实施例提供的再生制动起重机，包括：门架、充电电路11和控制器单元，门架上设置有驱动电机4，驱动电机4与充电电路11的输入端电连接，充电电路11的输出端电连接储能单元12，充电电路11的控制端与控制器单元电连接。

上述方案提供的再生制动起重机，使电机在发电工况产生的电能储存在储能单元内，为电机的驱动工况提供一部分电能供应，因此节约了能源，降低了能耗及使用成本。

充电电路11可以但不限于可以采用现有的电路，只要其可以用于连接于发电装置（例如本实施例中处于发电工况的驱动电机）及储能单元之间，用于向储能单元12进行充电即可。

本方案的再生制动起重机，采用再生制动技术集成整流/回馈技术，逆变技术和PLC控制技术，开发出一套再生制动能量回收利用系统，当系统内电动所需能量大于另一侧电机发电产生的能量时，整套系统从电网中吸取能量；当短时间内一侧电机发电产生的能量大于电动所需能量时，系统中多余的能量通过能量回馈单元返回到电网中，或者储存在储能单元内。

进一步地，基于上述实施例，实际使用中储能单元12可以为蓄电池或超级电容。当然，充电电路的输出端输出的电能也可以直接并入电网中。

进一步地，基于上述实施例，门架左右两侧的底部分别设置有卷筒1，卷筒1与驱动电机4传动连接，由驱动电机4带动卷筒1转动。各卷筒1上均缠绕钢丝绳，各钢丝绳的一端依次对应绕过门架上小车的定滑轮、吊具上的动滑轮，并与小车固定连接；驱动电机4与卷筒1传动连接；控制器单元与驱动电机4电连接，用来控制左右两侧卷筒1的转动状态，来控制小车和吊具8移动，以使吊具8发生二维复合运动。

上述方案的再生制动起重机，可以使吊具在二维空间内复合运动，该复合运动可以分解为上下运动和左右运动，复合运动的路径小于上下运动和左右运动的路径之和，因此，采用复合运动提高了吊具的工作效率。

具体地，实际使用中门架可以是焊接的钢结构龙门架，门架的下方安装有行走轮装置，行走轮装置可以采用轮胎式的，也可以采用轨道式的。在门架的左右两侧均安装有两个卷筒1，由于门架两侧结构对称，这里仅最左侧进行说明。本文所说的左右是指，正对起重机左手边为左，右手边为右。左侧的两个卷筒1同轴设置，且与同一变速箱2的输出轴相连接，变速箱2的输入轴上连接一个驱动电机4。驱动电机4通过变速箱2同步驱动两个卷筒1转动。每个卷筒1上均缠绕一根钢丝绳3，钢丝绳3经门架顶部的滑轮5换向后绕在小车上的动滑轮6上，并经动滑轮6换向后再绕在吊具8上的动滑轮7上，根据驱动力及最大载荷的要求可以选择性的在动滑轮7和定滑轮8间缠绕一圈或多圈，最终钢丝绳3的一端固定连接在小车上。

在进行吊装作业时，分别通过控制门架左右两侧卷筒1的转向及转速来控制吊具8最终的运动形态。吊具8的最终运动形态包括上下运动、随小车的平移运动及复合运动（即水平方向运动和竖直方向运动的合运动）。

进一步地，对卷筒1的转动可以通过变频器来实现，即所述的控制器单元包括变频器9，变频器9与驱动电机电连接，用于控制驱动左右两侧卷筒1的各驱动电机转速，来控制相应卷筒的转动状态。变频器9通过改变输入值驱动电机的电源频率来改变电机的转速，进而控制相应卷筒的转动。

通过变频器9控制电机转动，进而驱动卷筒1转动，使卷筒1、小车及吊具8的运动满足如下关系：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_x+v_y=v_2\\ v_y-v_x=v_1\end{array}\right.;$

其中，v_x为吊具8水平方向的速度；v_y为吊具8竖直方向的速度；v₁为左侧卷筒1所牵引的钢丝绳3卷取速度；v₂为右侧卷筒1所牵引的钢丝绳3卷取速度。

在只有吊具8进行上下运动（也即升降运动）时，门架两侧的驱动电机4同步转动，相应的控制门架两侧的各卷筒1同速的收放钢丝绳3。同收钢丝绳3使吊具8上升，同放钢丝绳3时吊具9下降。即此时，v_x=0，v₂=v₁。

在只有小车左右移动时，门架两侧两个驱动电机4中的一个控制一侧卷筒1收钢丝绳3，另一个控制另一侧的卷筒1同速放钢丝绳3。此时，v_y=0，v₂=-v₁。

在吊具8进行二维复合运动时，即吊具8既有水平的分运动也有竖直的分运动。

门架两侧卷筒1的转速可参见下表1，下表1给出了对应吊具8上下运动、小车左右移动、吊具8二维复合运动的数据。下表1给出的数据是本发明其中一种实现方式，不应理解为对本发明的限制。

表1

在进行复合运动时，其中一个电机处于驱动工况，而另一电机处于发电工况，发出的电能用于储存在储能单元，或直接供给驱动工况的驱动电机使用，节省了能源，降低了能耗及使用成本。

进一步地，基于上述实施例，控制单元还包括控制模块10与变频器电9连接，用于根据预定的速度值，获得变频器分别输出至两驱动电机的电源频率，可参见表1，每个驱动电机根据输入的电源频率转动，来控制对应卷筒的转动状态。根据上表1的数据，相应的通过一个变频器来控制输入驱动电机4内电源的频率，进而获得驱动电机4的不同转速，来相应的实现表1中的动作。上述方式，左右两侧的卷筒1转动的驱动方式均采用了交流变频驱动的方式，由于频率可连续变化，因此，小车、吊具8在启动和停止时相对平稳，降低了冲击。

进一步地，基于上述实施例，还包括转速传感器，设置于所述卷筒的端部。其中，转速传感器可以是码盘，其固定在卷筒的端部，且与转筒同轴设置。转速传感器还可以是其它磁性或光电传感器。

控制模块根据转速传感器实时测得的速度值与预制的目标速度值进行比较，若实时速度值与目标速度值不同，则通过变频器改变驱动电机的电源频率以改变驱动电机的转速，使得实时速度与目标速度值一致。目标速度值与表1中各档位具有一一对应关系。

具体地，若某一卷筒的实时转速大于预定的速度值，则调高变频器输出至该卷筒对应的驱动电机的电源频率；若某一卷筒的实时转速小于预定的速度值，则调低变频器输出至该卷筒对应的驱动电机的电源频率。

钢丝绳3的收放速度与卷筒1的转速具有对应关系，随着卷筒1速度的变化，钢丝绳3的收放速度也相应变化，即卷筒1速度变快，则钢丝绳3收放速度变快，卷筒1转速变慢，则钢丝绳3收放速度亦变慢。

电源频率与驱动电机4的转速具有对应关系，即某一电源频率唯一对应一个驱动电机的转速。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种再生制动起重机，其特征在于，包括：门架、充电电路和控制器单元，所述门架上设置有驱动电机，所述驱动电机与所述充电电路的输入端电连接，所述充电电路的输出端电连接储能单元，所述充电电路的控制端与所述控制器单元电连接。

2.根据权利要求1所述的再生制动起重机，其特征在于，所述储能单元为蓄电池或超级电容。

3.根据权利要求1或2所述的再生制动起重机，其特征在于，所述门架左右两侧的底部分别设置有卷筒，所述卷筒与所述驱动电机传动连接，各所述卷筒上均缠绕钢丝绳，各所述钢丝绳的一端依次对应绕过所述门架上小车的定滑轮、吊具上的动滑轮，并与所述小车固定连接；

所述控制器单元，还与所述驱动电机电连接，用来控制左右两侧所述卷筒的转动状态，来控制所述小车和所述吊具移动，以使所述吊具发生二维复合运动。

4.根据权利要求3所述的再生制动起重机，其特征在于，所述控制器单元包括变频器，所述变频器与所述驱动电机电连接，用于控制驱动左右两侧所述卷筒的各驱动电机转速，来控制相应卷筒的转动状态。

5.根据权利要求4所述的再生制动起重机，其特征在于，所述控制单元还包括：

控制模块，与所述变频器电连接，用于根据预定的速度值，获得变频器分别输出至两所述驱动电机的电源频率，每个所述驱动电机根据输入的所述电源频率转动，来控制对应卷筒的转动状态。

6.根据权利要求3所述的再生制动起重机，其特征在于，还包括：转速传感器，设置于所述卷筒的端部。

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