CN107032239A - 起重机节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种起重机节能系统。起重机节能系统包括：车体；电动卷扬机构，电动卷扬机构设置在车体上；卷扬发电机，卷扬发电机与电动卷扬机构的卷筒驱动连接，当电动卷扬机构承载重物并进行放绳动作时，电动卷扬机构通过传动机构驱动卷扬发电机发电；蓄电池组件，卷扬发电机与蓄电池组件连接并给电动卷扬机构供电。本发明解决了现有技术中卷扬机构动作时能耗高、能源浪费、能源无法回收利用的问题。

Description

起重机节能系统

技术领域

本发明涉及重工机械技术领域，具体而言，涉及一种起重机节能系统。

背景技术

汽车式起重机一般使用液压马达配合减速机实现卷扬功能。

目前，液压马达由底盘油泵提供动力油，由于底盘油泵和马达均为定量泵，当有快速卷扬需求时，只能通过加大发动机转速来增大油泵流量，依靠大流量推动马达快速旋转。该种方式需要保证发动机输出较大转速，而实际卷扬需求功率很小，高速运转的发动机会消耗大量燃油，导致发动机功率富余过多，使燃油使用效率极为低下。

不仅如此，现有技术中的带有卷扬机构的起重机还存在如下问题。

1、液压件驱动需要底盘柴油机提供动力源，卷扬速度取决于发动机转速，功耗大、能源浪费；

2、卷扬时需要发动机提速，工作噪音大；

3、如果需要同时操作臂架和卷扬，速度会有损失，且臂架灵活性降低。

由此可知，现有技术中的带有卷扬机构的起重机存在能耗高、能源未合理利用而导致能源浪费的问题。

术语解释：

卷扬机构：是由机械动力或人力驱动卷筒卷绕钢丝绳，以提升、运移重物的牵引工作装置。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种起重机节能系统，以解决现有技术中卷扬机构动作时能耗高、能源浪费、能源无法回收利用的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种起重机节能系统，包括：车体；电动卷扬机构，电动卷扬机构设置在车体上；卷扬发电机，卷扬发电机与电动卷扬机构的卷筒驱动连接，当电动卷扬机构承载重物并进行放绳动作时，电动卷扬机构通过传动机构驱动卷扬发电机发电；蓄电池组件，卷扬发电机与蓄电池组件连接并给电动卷扬机构供电。

进一步地，车体具有发动机和车体发电机，当车体处于怠速状态时，发动机驱动车体发电机发电，车体发电机与蓄电池组件连接并给蓄电池组件供电。

进一步地，车体上还设置有太阳能电池组件，太阳能电池组件与蓄电池组件连接并给蓄电池组件供电。

进一步地，起重机节能系统还包括：姿态传感器，姿态传感器设置在车体上；下坡发电机，下坡发电机与车体的车轮驱动连接，当姿态传感器检测到车体处于下坡状态时，车轮转动以驱动下坡发电机发电，下坡发电机与蓄电池组件连接并给蓄电池组件供电。

进一步地，起重机节能系统还包括配重箱，蓄电池组件设置在配重箱内，配重箱设置在车体的转台架上。

进一步地，起重机节能系统还包括电能监控机构，电能监控机构包括电流检测部，用于检测蓄电池组件的充放电状态。

进一步地，电能监控机构还包括显示器，用于显示起重机节能系统的运行状态。

进一步地，电能监控机构还包括无线收发器，用于将起重机节能系统的数据信息传输至手持终端。

进一步地，起重机节能系统还包括：顺次连接的逆变器、变频器和电动机，蓄电池组件通过逆变器、变频器和电动机驱动电动卷扬机构动作；操作手柄，操作手柄与变频器连接控制电动机的转速。

进一步地，电动卷扬机构还包括：减速机，电动机通过减速机驱动卷筒转动；离合器，离合器设置在电动机与减速机之间；制动器，制动器设置在减速机上；底架，卷筒通过底架安装在车体的转台架上。

应用本发明的技术方案，电动卷扬机构设置在车体上，卷扬发电机与电动卷扬机构的卷筒驱动连接，当电动卷扬机构承载重物并进行放绳动作时，电动卷扬机构通过传动机构驱动卷扬发电机发电，卷扬发电机与蓄电池组件连接并给电动卷扬机构供电。由于采用电控的方式对电动卷扬机构进行驱动，因而保证了动作的精准性，且电控的方式更为环保、节能。

当电动卷扬机构转动时会驱动卷扬发电机发电，对蓄电池组件进行充电。这样，便能将重物下落的势能转换为电能存储至蓄电池组件中备用，通过能量的转换对能量进行回收，以提高能源的利用率，避免能源浪费，更加节能环保。

通过上述结构能够保证蓄电池组件电量充足，避免因蓄电池组件电量不足导致电动卷扬机构无法动作的情况，提高了起重机的工作可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的一个可选实施例中起重机的部分结构示意图；

图2示出了图1中的起重机控制电动卷扬机构动作的各部件的连接关系示意图；以及

图3示出了图2中的各部件的工作流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、车体发电机；20、电动卷扬机构；30、蓄电池组件；40、电能监控机构；50、转台架；60、配重箱；70、逆变器；71、变频器；72、电动机；80、操作手柄。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中卷扬机构动作时能耗高、能源浪费、能源无法回收利用的问题，本发明提供了一种起重机节能系统。

如图1至图3所示，起重机节能系统包括车体、电动卷扬机构20、卷扬发电机和蓄电池组件30，电动卷扬机构20设置在车体上；卷扬发电机与电动卷扬机构20的卷筒驱动连接，当电动卷扬机构20承载重物并进行放绳动作时，电动卷扬机构20通过传动机构驱动卷扬发电机发电；卷扬发电机与蓄电池组件30连接并给电动卷扬机构20供电。

由于采用电控的方式对电动卷扬机构20进行驱动，因而保证了动作的精准性，且电控的方式更为环保、节能。

当电动卷扬机构20转动时会驱动卷扬发电机发电，对蓄电池组件30进行充电。这样，便能将重物下落的势能转换为电能存储至蓄电池组件30中备用，通过能量的转换对能量进行回收，以提高能源的利用率，避免能源浪费，更加节能环保。

通过上述结构能够保证蓄电池组件30电量充足，避免因蓄电池组件30电量不足导致电动卷扬机构20无法动作的情况，提高了起重机的工作可靠性。

本发明中的车体具有发动机和车体发电机，当车体处于怠速状态时，发动机驱动车体发电机10发电，车体发电机与蓄电池组件30连接并给蓄电池组件30供电。起重机行驶或怠速状态时，发动机均会工作，而车体发电机10在发动机工作时，就会进行发电。这样，当车体处于怠速状态时，也就是发动机运行中，但并未高速运转时，会造成不必要的能耗，而车体发电机10刚好利用这部分能量进行发电，为蓄电池组件30可靠供电提供了保障。

在该实施例中，车体发电机10为车体自带的车体发电机，车体发电机10位于车体的底盘上。也就是说，在该实施例中，蓄电池组件30利用车体自带的车体发电机进行蓄电，并为电动卷扬机构20进行供电。这样，有效避免了能源浪费，提高了能源的回收利用率。

可选地，除了利用车体发电机和卷扬发电机对蓄电池组件30进行蓄能外，车体上还设置有太阳能电池组件，太阳能电池组件与蓄电池组件30连接并给蓄电池组件30供电。这样，将太阳能转化为电能，更加的节能环保，且只要是晴天，都可以进行充电操作。

本发明中的起重机节能系统还包括姿态传感器和下坡发电机，姿态传感器设置在车体上；下坡发电机与车体的车轮驱动连接，当姿态传感器检测到车体处于下坡状态时，车轮转动以驱动下坡发电机发电，下坡发电机与蓄电池组件30连接并给蓄电池组件30供电。这样，当姿态传感器检测到车体处于下坡状态时，车体由于惯性不断向下俯冲，势能减小，此时车轮驱动下坡发电机发电，就能将势能得以回收，从而提高能源的回收利用率。

本发明中的起重机节能系统还包括电能监控机构40，电能监控机构40包括电流检测部，用于检测蓄电池组件30的充放电状态。这样，可以监测蓄电池组件30的情况，以获知蓄电池组件30的工作状态，更好地保证蓄电池组件30的工作。

可选地，当蓄电池单元的实际电流大于预警电流值时，蓄电池组件30停止工作，否则蓄电池组件30进行充放电作业。

在该实施例中，蓄电池组件30由多个蓄电池单元构成，每个蓄电池单元均由电能监控机构40监控。这样，多个蓄电池单元都能用于对电动机进行供电，以保证电动卷扬机构20可靠动作。

本发明中的电能监控机构40还包括显示器，用于显示起重机节能系统的运行状态。这样，将电能监控机构40的数据信息及时显示，以供工作人员查阅和监控。

为了提高数据传输的便捷性，适应复杂的工况，本发明中的电能监控机构40还包括无线收发器，用于将起重机节能系统的数据信息传输至手持终端。这样，能够将检测到数据信息向外发送，以供远程或手持终端的用户能够及时查看。

本发明中的电能监控机构40还包括用于检测蓄电池组件30的实际温度的温度检测部、用于检测各蓄电池单元的实际电压的电压检测部。其中，当实际温度大于预警温度时，蓄电池组件30停止工作，否则蓄电池组件30进行充放电作业；当蓄电池单元的实际电压大于预设最大电压时，蓄电池单元停止充电，当蓄电池单元的实际电压小于预设最低电压时，蓄电池单元停止放电。

也就是说，本发明中的电能监控机构40能够实时监控蓄电池组件30的状态，根据各个蓄电池单元的具体情况采取不同的控制策略。具体而言，蓄电池单元的充放电是通过电能监控机构40的实时监控管理并判断的。本发明中的电能监控机构40能够监测蓄电池单元的电压、电流和温度，且具有过流、过热、欠压等保护功能。这就使得本发明中的蓄电池组件30在电能监控机构40的作用下，在发动机功率富余、在重物下落、在车体下坡运行、在太阳充足等的时候开启充电模式，并在电动卷扬机构20工作时，让蓄电池组件30输出动力。

由此可知，电能监控机构40一般具有如下几个功能：蓄电池单元的参数采集、剩余电量计算、蓄电池单元故障保护、电芯均衡、通信等。

如图1所示，起重机节能系统还包括配重箱60，蓄电池组件30设置在配重箱60内，配重箱60设置在车体的转台架50上。通过蓄电池组件30自身的重量替代起重机的原有配重，有效利用配重空间及重量，实现整车轻量化。

可选地，蓄电池组件30可以是锂电池、铅酸电池、磷酸铁锂等其它任何电能载体。

本发明中的起重机节能系统还包括起重臂，起重臂与转台架50连接，转台架50的第一端与车体连接，转台架50的与第一端相对的第二端向背离起重臂的方向伸出，且配重箱60和/或电动卷扬机构20设置在转台架50的第二端。如此设置，既能保证起重臂可靠运动，也能使电动卷扬机构20和配重箱60合理布置在转台架50上，从而使起重机可靠运动。

如图2和图3所示，起重机节能系统还包括顺次连接的逆变器70、变频器71和电动机72，蓄电池组件30通过逆变器70、变频器71和电动机72驱动电动卷扬机构20动作。此外，起重机节能系统还包括操作手柄80，操作手柄80与变频器71连接控制电动机72的转速。这里，变频器71主要控制电动机72的停止与调速。考虑到蓄电池组件30的能量有限，电动机72的控制部分可以通过变频器71的工作实现，变频器71可以使电动机72以不同的转速运转来应对不同的工作状态，从而有利于起重机的高效工作。此外，工作人员通过控制操作手柄80，就可以直接调速，以控制电动卷扬机构20的动作快慢。

可选地，逆变器70是三相逆变器。这里，三相逆变器主要是将直流电转换成三相交流电，该交流电的电压可以为380V，从而输出给变频器71驱动电动机72。

本发明中的电动卷扬机构20还包括减速机、离合器、制动器和底架，电动机72通过减速机驱动卷筒转动；钢丝绳缠绕在卷筒上；离合器设置在电动机72与减速机之间；制动器设置在减速机上；卷筒通过底架安装在转台架50上。

在该具体实施例中，车体工作时的最大功率为11kw左右，传动比119.34，钢丝绳的额定拉力50KN左右，有外接电源时选择外接电压380V，频率50HZ的工业用电动机，通过变频器控制电动机启停及转速，这样可有效减小启动时的电流冲击，保持整个电源系统相对稳定，无外接电源时使用自带蓄电池供电，蓄电池配置12V、150A/H铅酸电池单元，整车配置25kw/h容量,铅酸电池重量约1吨左右，使用蓄电池作业时需要通过逆变器实现电动机电源转换，蓄电池能量能够保证满负荷设备正常工作2小时左右。

操作者或驾驶员通过操作手柄80可以控制电动卷扬机构20的动作速度，操作手柄80可将动作信号通过电位计转换为电压信号，微控制器在接收到电压信号后将功率参数输送给电能监控机构40和变频器71，电能监控机构40根据各蓄电池单元的状态计算并合理分配电流输出，逆变器70将蓄电池单元的直流电转换为交流380V,变频器71根据卷扬速度需求输出对应电动机72的转速，电动机72带动电动卷扬机构20旋转完成卷扬动作。

可选地，电动卷扬机构20的具体结构可以与上述结构不同。

同样地，电动机72的控制方式可以有多种。

实施例二

与实施例一的区别在于，车体发电机不是车体自带的车体发电机，而是后装的手摇式或脚踏式车体发电机。

这种车体发电机的优势在于，不用对车体内原有的电路连接关系进行改进，通过额外加装车体发电机，使用者可以根据需求或在空闲时间，通过自主动作的方式对蓄电池组件进行充电，从而避免因蓄电池组件电量过低而导致电动卷扬机构无法动作的情况，保证了起重机的卷扬功能稳定实现。

实施例三

与实施例一的区别在于，电能监控机构还包括电量检测部，电量检测部能够检测每个蓄电池单元的实际电量，当蓄电池单元的实际电量小于预设最低电量时开始充电；当蓄电池单元的实际电量达到预设最高电量时停止充电。这样，通过电量检测部对每个蓄电池单元的电量进行监控，以保证蓄电池单元的电量充足，能够保证电动卷扬机构可靠动作。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、采用电动机作为驱动电动卷扬机构的动力，不再依靠传统的液压马达提供动力，实现卷扬清洁、静音施工；

2、通过蓄电池组件自身的重量替代起重机的原有配重，有效利用配重空间及重量，实现整车轻量化；

3、将起重机工作时的富裕动力存储在蓄电池组件内，对电动卷扬机构进行驱动，实现了节能效果、降低了能耗；

4、将重物的势能转换为电能，进行回收再利用；

5、将太阳能转换为电能，进行回收再利用；

6、将车轮转动的能量和下坡的势能转换为电能，进行回收再利用。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种起重机节能系统，其特征在于，包括：

车体；

电动卷扬机构(20)，所述电动卷扬机构(20)设置在所述车体上；

卷扬发电机，所述卷扬发电机与所述电动卷扬机构(20)的卷筒驱动连接，当所述电动卷扬机构(20)承载重物并进行放绳动作时，所述电动卷扬机构(20)通过传动机构驱动所述卷扬发电机发电；

蓄电池组件(30)，所述卷扬发电机与所述蓄电池组件(30)连接并给所述电动卷扬机构(20)供电。

2.根据权利要求1所述的起重机节能系统，其特征在于，所述车体具有发动机和车体发电机，当车体处于怠速状态时，所述发动机驱动所述车体发电机(10)发电，所述车体发电机与所述蓄电池组件(30)连接并给所述蓄电池组件(30)供电。

3.根据权利要求1所述的起重机节能系统，其特征在于，所述车体上还设置有太阳能电池组件，所述太阳能电池组件与所述蓄电池组件(30)连接并给所述蓄电池组件(30)供电。

4.根据权利要求1所述的起重机节能系统，其特征在于，所述起重机节能系统还包括：

姿态传感器，所述姿态传感器设置在所述车体上；

下坡发电机，所述下坡发电机与所述车体的车轮驱动连接，当所述姿态传感器检测到所述车体处于下坡状态时，所述车轮转动以驱动所述下坡发电机发电，所述下坡发电机与所述蓄电池组件(30)连接并给所述蓄电池组件(30)供电。

5.根据权利要求1所述的起重机节能系统，其特征在于，所述起重机节能系统还包括配重箱(60)，所述蓄电池组件(30)设置在所述配重箱(60)内，所述配重箱(60)设置在所述车体的转台架(50)上。

6.根据权利要求1所述的起重机节能系统，其特征在于，所述起重机节能系统还包括电能监控机构(40)，所述电能监控机构(40)包括电流检测部，用于检测所述蓄电池组件(30)的充放电状态。

7.根据权利要求6所述的起重机节能系统，其特征在于，所述电能监控机构(40)还包括显示器，用于显示所述起重机节能系统的运行状态。

8.根据权利要求6所述的起重机节能系统，其特征在于，所述电能监控机构(40)还包括无线收发器，用于将所述起重机节能系统的数据信息传输至手持终端。

9.根据权利要求1所述的起重机节能系统，其特征在于，所述起重机节能系统还包括：

顺次连接的逆变器(70)、变频器(71)和电动机(72)，所述蓄电池组件(30)通过所述逆变器(70)、所述变频器(71)和所述电动机(72)驱动所述电动卷扬机构(20)动作；

操作手柄(80)，所述操作手柄(80)与所述变频器(71)连接控制所述电动机(72)的转速。

10.根据权利要求9所述的起重机节能系统，其特征在于，所述电动卷扬机构(20)还包括：

减速机，所述电动机(72)通过所述减速机驱动所述卷筒转动；

离合器，所述离合器设置在所述电动机(72)与所述减速机之间；

制动器，所述制动器设置在所述减速机上；

底架，所述卷筒通过所述底架安装在所述车体的转台架(50)上。