CN106044556A - 一种混合动力的rtg起重装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力的RTG起重装置，该装置包括:发电机组，用于提供电能；蓄能模块；驱动模块；控制模块，所述发电机组和整流模块电连，所述整流模块通过直流母线与DC/DC转换器和蓄能模块电连，所述DC/DC转换器包括升压驱动器和充放电驱动器，所述整流模块还与起升驱动模块电连，所述发电机组还与逆变电源电连，所述逆变电源与通过直流母线与充放电驱动器电连，所述逆变电源与控制模块电连，控制模块通过现场总线与发电机组、蓄能模块、整流模块、DC/DC转换器和逆变电源进行数据交换。本发明的有益处在于具有更高的节油率、更少的排放、更低的噪音、具备互联网+功能和大数据平台。

Description

一种混合动力的RTG起重装置
技术领域
本发明涉及起重机技术领域，尤其是一种混合动力的RTG起重装置。
背景技术
国内环境不断恶化，污染日趋严重，同时，石油资源日渐枯竭，国际社会对环保、节能、低耗要求不断提高。
轮胎式集装箱门式起重机(以下简称RTG)是集装箱码头堆场的主要装卸设备，我国拥有的数量庞大。该设备转场灵活，操作效率较高。RTG平均年操作标准箱量在5-10万TEU，消耗柴油费用达到70-120万人民币，营运成本较大，同时产生了污染，噪声问题。RTG由于工况的特殊性，所装备的柴油发电机组功率很大，一般在440-480KW，但实际使用的平均功率一般在额定容量的1/4左右，因此，柴油发电机组几乎总是运行在很低的燃油效率区段，燃油浪费严重，也带来大量的废气黑烟和噪音。RTG需要按照调度指令工作，空载等候时间很长，很多RTG等候的时间占总运行时间的2/3，而等候期间，照明、空调、控制系统都需要电力，柴油发电机组必须保持持续运行，这时燃油效率非常低。RTG面对的是典型的位能型负载，常规RTG集装箱下放产生的势能全部通过制动电阻消耗，这部分能源全部浪费，造成电阻箱发热严重。
发明内容
本发明目的是为了解决上述问题而提供一种更高的节油率、更少的排放、更低的噪音，同时具备互联网+特征，具有大数据平台的混合动力的RTG起重装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种混合动力的RTG起重装置，该装置包括:发电机组，用于提供电能；蓄能模块，用于存储电能；驱动模块,包括起升驱动模块和制动模块；控制模块，所述发电机组和整流模块电连，所述整流模块通过直流母线与DC/DC转换器和蓄能模块电连，所述DC/DC转换器包括升压驱动器和充放电驱动器，所述整流模块还与起升驱动模块电连，所述发电机组还与逆变电源电连，所述逆变电源与通过直流母线与充放电驱动器电连，所述逆变电源与控制模块电连，控制模块通过现场总线与发电机组、蓄能模块、整流模块、DC/DC转换器和逆变电源进行数据交换。
在一些实施方式中，其中所述逆变电源和控制模块之间的电路上设有辅助变压器。由此，还可以具有保证控制模块用电的稳定性的效果。
在一些实施方式中，其中所述驱动模块还包括大车驱动器和/或小车驱动器。由此，还可以具有方便使用灵活操作RTG起重装置转场和控制起升装置水平移动的效果。
在一些实施方式中，其中所述控制模块设有互联网接入模块。由此，还可以具有通过互联网远程与本发明设备通讯，远程检测本发明设备的运行状况和远程排除故障的效果。
在一些实施方式中，其中所述控制模块设有互联网接入模块。由此，还可以具有通过互联网远程与本发明设备通讯，远程检测本发明设备的运行状况和远程排除故障的效果。
在一些实施方式中，其中所述蓄能模块设有能量管理系统模块。由此，还可以具有提高蓄能模块的使用效率和稳定性的效果。
在一些实施方式中，其中所述蓄能模块设有能量管理系统模块。由此，还可以具有提高蓄能模块的使用效率和稳定性的效果。
在一些实施方式中，其中所述蓄能模块设有能量管理系统模块。由此，还可以具有提高蓄能模块的使用效率和稳定性的效果。
在一些实施方式中，其中所述蓄能模块设有能量管理系统模块。由此，还可以具有提高蓄能模块的使用效率和稳定性的效果。
附图说明
图1为本发明的一实施方式的一种混合动力的RTG起重装置的原理框图；
图2为本发明的另一实施方式的一种混合动力的RTG起重装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
图1示意性地显示了根据本发明的一种混合动力的RTG起重装置，该装置包括发电机组1、蓄能模块4、驱动模块8,控制模块7，发电机组1具有远程启停装置和实时油耗监测装置，方便控制模块7对发电机组进行监控和控制，驱动模块8包括起升驱动模块81和制动模块84，发电机组1和整流模块2电连，整流模块2通过直流母线与DC/DC转换器3和蓄能模块4电连，整流模块2还与起升驱动模块81电连，DC/DC转换器3包括升压驱动器31和充放电驱动器32，逆变电源5通过直流母线与充放电驱动器32电连，控制模块7通过现场总线与发电机组1、蓄能模块4、整流模块2、DC/DC转换器3和逆变电源5进行数据交换。
本发明还安装了制动模块84和制动电阻841，用于消耗直流母线上过多的电能。
为了保证控制模块7的稳定运行，在逆变电源5和控制模块7之间的电路上安装辅助变压器6。
整流模块2是将电机组1发出的交流电转换成直流电给蓄能模块4提供直流电源，也可直接给起升驱动模块81供电，另外还可以在起升驱动模块81制动或者下放货柜时由势能转换成的电能通过整流模块2供给蓄能模块4充电。
DC/DC转换器3包括升压驱动器31和充放电驱动器32，DC/DC转换器3实时检测直流母线的电压，通过和蓄能模块4的电压比较，可以判断并决定能量的流动方向。控制模块7实时检测蓄能模块4的SOC数值(剩余容量)，对DC/DC转换器3下达充电或放电指令。
为了本发明设备的扩展性，辅助变压器6上电连有辅助用电接口模块9，辅助用电接口模块9主要用于提供照明、空调等用电设备的电源接口。
逆变电源5的功能是保证RTG起重装置工作模式切换时稳定可靠的电源供应，使整个RTG起重装置不会断电。正常工作时，逆变电源5将蓄能模块4的直流电逆变成交流电，供给控制模块7和辅助用电接口模块9，当蓄能模块4无法供电时，逆变电源5可以无缝切换至发电机组1进行供电，确保控制模块7和辅助用电接口模块9不至于断电。
蓄能模块4上安装有能量管理系统模块41，用于管理蓄能模块4电能储存，可以具有提高蓄能模块4的使用效率和稳定性的效果。
蓄能模块4的充放电SOC阈值默认设置在30％-80％，即高荷电状态。当SOC低于30％时禁止本发明产品使用蓄能模块4供电方式进行工作，当SOC高于80％时，蓄能模块4充电截止。对于充放电SOC阈值的范围值可以在实际运用中灵活设置。
控制模块7设有互联网接入模块71，用于大数据平台通过互联网远程与本发明设备通讯，远程检测本发明设备的运行状况和远程排除故障。
控制模块7，主要是用于控制发电机组1和蓄能模块3的联接模式的选择，包括串联模式、并联模式、混联模式和智能模式。
控制模块6用于控制发电机组1和蓄能模块4与驱动模块8的连接模式。连接模式有以下四种：
串联模式：此模式下，RTG设备整机电源仅由蓄能模块4提供。发电机组1提供的电能供给蓄能模块4，当蓄能模块4的SOC阈值低于某设定值时，控制模块7启动电机组1，以恒定功率且运行在最佳燃油效率点上为蓄能模块4充电，当蓄能模块4的SOC阈值高于某设定值时，控制模块7停止电机组1。在RTG设备各机构上升、平移、转向、行走时，完全由蓄能模块4提供能量，在本发明设备制动、下放货物时，势能转换为电能后由蓄能模块4吸收并存储。在这个模式下电机组1要么始终运行在最佳燃油效率点上为蓄能模块4充电，要么停止工作。
并联模式：此模式下，当RTG工作时，电机组1与蓄能模块4共同为本发明设备提供工作电能。当本发明设备各机构上升、平移、转向、行走时，由电机组1与蓄能模块4共同提供能量，在本发明设备制动、下放货物时，势能转换为电能后由蓄能模块4吸收并存储。当本发明设备待机时，电机组1自动对蓄能模块4充电，充电完成后电机组1停止工作。
混联模式：此模式下是在并联模式的基础上还对辅助用电接口模块9上的各用电设备进行供电。
智能模式：智能计算节油率，自动选择工作在串联模式还是并联模式上，分为两种智能学习方式，即1：自我学习，2：互相学习，分别用于改善控制模式、作业行为对油耗的影响。1：自我学习对于每一台RTG，本发明都定义了油耗、操作模式、作业行为有关的关键基础油耗数据。根据关键基础油耗数据，控制模块7可以推算出该RTG起重设备在不同工作模式下的理论油耗，并自动控制RTG起重设备工作在最佳油耗模式下。由于发电机组1具有实时油耗接口，控制模块7会实时读取、存储该油耗数据，并根据这些数据定期修正关键基础油耗数据，从而不断修正油耗估算和模式选择。2：相互学习是每台RTG设备都会将各自的关键基础油耗数据通过互联网接入模块71上传到大数据平台上，大数据平台会对比分析所有的关键基础油耗数据，并基于所有历史关键基础油耗数据，形成每台特定RTG设备的最佳关键基础油耗数据，此关键基础油耗数据会定期回传到相应的各RTG设备上，从而不断修正油耗估算和作业行为。
实施例2
在实施例1的基础上，驱动模块8还可以安装大车驱动器82和/或小车驱动器83，大车驱动器82是安装在RTG设备上，用来移动整个RTG设备，这样方便本发明产品的转场和控制起升装置水平移动，大车驱动器82是用来操作发明产品的转场，小车驱动器83是用来控制起升装置在RTG设备上水平移动的，方便操作者操作起升驱动模块81提升和放置货柜。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力的RTG起重装置，其特征在于：该装置包括:
发电机组(1)，用于提供电能；
蓄能模块(4)，用于存储电能；
驱动模块(8),包括起升驱动模块(81)和制动模块(84)；
控制模块(7)，用于控制指令；
所述发电机组(1)和整流模块(2)电连，所述整流模块(2)通过直流母线与DC/DC转换器(3)和蓄能模块(4)电连，所述DC/DC转换器(3)包括升压驱动器(31)和充放电驱动器(32)，所述整流模块(2)还与起升驱动模块(81)电连，所述发电机组(1)还与逆变电源(5)电连，所述逆变电源(5)与通过直流母线与充放电驱动器(32)电连，所述逆变电源(5)与控制模块(7)电连，控制模块(7)通过现场总线与发电机组(1)、蓄能模块(4)、整流模块(2)、DC/DC转换器(3)和逆变电源(5)进行数据交换。
2.根据权利要求1所述的混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述逆变电源(5)和控制模块(7)之间的电路上设有辅助变压器(6)。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述驱动模块还包括大车驱动器(82)和/或小车驱动器(83)。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述控制模块(7)设有互联网接入模块(71)。
5.根据权利要求3所述的混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述控制模块(7)设有互联网接入模块(71)。
6.根据权利要求1或2所述的一种混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述蓄能模块(4)设有能量管理系统模块(41)。
7.根据权利要求3所述的一种混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述蓄能模块(4)设有能量管理系统模块(41)。
8.根据权利要求4所述的一种混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述蓄能模块(4)设有能量管理系统模块(41)。
9.根据权利要求5所述的一种混合动力的RTG起重装置,其特征在于：所述蓄能模块(4)设有能量管理系统模块(41)。
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