CN107879252A - 一种轮胎式龙门起重机混能系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种轮胎式龙门起重机混能系统，在原来柴油机加锂电池供电模式的前提下，增加滑触线取电小车，使轮胎吊能接入市电系统进行供电，在机上还需要安装一台变压器进行电压转换，双侧的取电小车根据轮胎吊进场后的激光定位技术进行自动判断取电小车的运行，有滑触线安装侧的取电小车会自动伸出，完成轮胎吊与滑触线的电源接驳工作，当取电小车与滑触线接驳成功后，市电会优先地投入。

Description

一种轮胎式龙门起重机混能系统

技术领域

本发明涉及轮胎式龙门起重机混能系统。

背景技术

随着经济贸易联系交流的日益密切，港口运输产业也蓬勃发展起来，现有的港口集装箱码头堆场装卸通用的吊装机械，主要有两种，一种是轨道式龙门起重机，另一种是轮胎吊式龙门起重机。

轨道式龙门起重机在码头上的货物堆场作业动力是用电网的电，用电网的电供给龙门起重机使用，具有能耗低、噪音小、零排放、无污染、维修费用及运行成本较低的优点，但因整机沿固定轨道行走，并受供电电缆长度即轨道限制，尤其是不能作纵向的转场作业。该供电方式目前只能应用在车间里有固定运行轨道的自动生产线和部分轨道式机械设备上。

轮胎式龙门起重机(RTGC：rubber-tyred gantry crane)的整机行走，是采用可转向的充气轮胎，因此可以转场到达整个货物堆场的任一位置作业，尤其是可以自由进行转场。轮胎吊供电有多种方式实现，有柴油机供电、电缆卷盘供电，滑触线供电、混合动力供电等方式，早期的轮胎吊以柴油机供电为主，对环境污染非常严重，随着国家节能减排的日益需求，柴油机供电的方式将逐步改造或淘汰，替代为市电供电或锂电池等方式，市电供电方式根据上机方案不同又可细分为卷盘供电、滑触线供电方式，滑触线供电又细分为低架滑触线和高架滑触线供电等方式，按供电电源形式又可分为直流供电和交流供电二种方式。

目前，RTGC由于采用了锂电池供电，灵活机动的同时还环保，是目前，RTGC供电的主要方式，但由于锂电池续航能力有限，如果作业时间过长将需要更多的锂电池，这样将增加一次性投资，使RTGC成本增加。

发明内容

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：在原来柴油机加锂电池供电模式的前提下，增加滑触线取电小车，使轮胎吊能接入市电系统进行供电，所述的取电小车，安装在轮胎吊的两侧，与场地滑触线的高度一致，使轮胎吊在集装箱堆场内作业时可通过取电小车连接滑触线取电，滑触线的供电电压与轮胎吊的运行电压不一样，在机上还需要安装一台变压器进行电压转换，双侧的取电小车根据轮胎吊进场后的激光定位技术进行自动判断取电小车的运行，有滑触线安装侧的取电小车会自动伸出，完成轮胎吊与滑触线的电源接驳工作，当取电小车与滑触线接驳成功后，市电会优先地投入，轮胎吊上增加一套双小车电源切换系统，根据市电进线电压检测装置，当其中一侧的取电小车接驳连接成功后，该路市电电源会自动合闸，当市电电源成功连接后，市电作为轮胎吊作业的主要供电电源，自动切断柴油机供电回路，所以在机上还需要增加一套柴电和市电切换系统，该系统是采用无缝切换技术，可以实现不断电切换。为了在市电和柴电切换过程中控制电源的不间断，机上还增加一套CVCF逆变电源系统，保证在柴电和市电切换时整机PLC、照明、控制回路等非动力电源保持不间断供电。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1是本发明取电小车结构图。

图2是本发明取电弓臂结构图。

图3是集电器小车正视图。

图4是集电器小车侧视图。

图5是集电器结构图。

图6是集电器小车导入区结构图。

图7是本发明实施例的双电源切换原理图。

具体实施方式

本实施例的轮胎式龙门起重机取电系统系统由以下四部分组成：

一、自动取电小车

二、双小车电源自动投切系统

三、柴电市电双电源切换系统

四、CVCF逆变电源系统

自动取电小车如图1所示，取电小车固定在起重机侧面的焊接支架8上，主要由两部分组成：取电弓臂6和集电器小车4。另外，与起重机侧面的焊接支架8一起，在起重机上还设置有对应光电开关9和摄像头10，通过摄像头10和对应光电开关9在司机室内的司机可以实现将取电臂6上的集电器小车4上的集电器4.5挂到滑触线上，在起重机上还设置有本地控制箱11，本地控制箱11内主要是一些控制电路如保险、变压器等，在起重机驾驶室内设置有司机室监控视频12和司机室控制盒13，有关控制电路可以设置在司机室控制盒13内，便于司机操作。

其中取电弓臂6如图2所示，由取电弓驱动机构7驱动四连杆结构，包括主臂6.2、副臂6.3，主臂6.2的一端铰接在焊接支架8上的取电弓驱动机构7的输出轴上，所述的副臂6.3的一端铰接在集电器小车4上的连接架4.7根部，另一端利用转轴6.5与主臂6.2的另外一端铰接；还包括弹簧拉杆6.4、连接拉杆6.1，弹簧拉杆6.4一端铰接在焊接支架8上，取电弓驱动机构7的上面，另一端通过副臂焊接臂6.6铰接在转轴6.5处；所述的连接接杆6.1一端与集电器小车4上的连接架4.7顶部铰接，另一端铰接在转轴6.5处。另外，还包括保证集电器小车4在取电弓臂6伸缩时的平稳性的阻尼器6.7，阻尼器6.7两端分别铰接在焊接支架8和主臂6.2上。

集电器小车4如图3和图4所示由连接架4.7铰接支撑在取电弓臂6上，包括框架4.1、引导轮4.2、水平轮4.3、行走轮4.4、集电器4.5、板式弹簧4.6、集电器升降机构5及感应元器件；框架4.1呈长方形，在长方形的框架4.1的一个端面的横杆下安装所述的引导轮4.2，在引导轮4.2内侧的横杆上安装所述的水平轮4.3，所述的行走轮4.4安装在框架4.1的另一端面的横杆上。

在实践中，为了防止集电器小车4运动到滑触线未端而不继续向前滑动，在在滑触线端部设置为防止集电器小车4冲出的限位开关4.8，防止小车在滑线端部冲出，做停止限位功能键。另外，为了,防止小车向上跳动，在框架4.1上还设置了反滚轮4.9。

电动推杆5安装在小车框架4.1上端，电动推杆5下端顶住连接架4.7的横档上，当电动推杆5伸出时，利用反推力将集电器小车4的小车框架4.1向上顶起；当电动推杆缩回时，小车框架4.1依靠重力自动下降，这样能实现小车框架4.1的升降功能。

集电器4.5如图5所示，集电器4.5组件包含碳刷4.5.1，支架4.5.2，固定座4.5.3，拉簧4.5.4，弹性连板4.5.5，碳刷4.5.1实现与滑线接触导电，弹簧4.5.4保证碳刷4.5.1与滑线接触有恒定压力。

取电弓驱动机构7由减速机、电机、离合器、齿轮等组成，驱动取电弓臂6进行伸缩，并通过取电弓臂6与集电器小车4铰接；取电弓臂6由两个带关节轴承的连杆、主臂、副臂及一个带关节轴承的压、拉弹性杆件组成如图2所示，通过取电弓驱动机构7驱动完成集电器小车4的伸出与回收功能，并连接集电器小车4随轮胎式龙门起重机一起运动；集电器小车4由框架4.1、引导轮4.2、水平轮4.3、行走轮4.4、集电器4.5、板式弹簧4.6、集电器升降机构5及感应元器件等主要机构组成。集电器4.5如图5所示，支架4.5.2由相互交叉的摆臂构成，以减小整个集电器小车的尺寸，进而减小整个系统的重量。集电器与感应元器件的电缆与轮胎式起重机相连；同相的两个集电器间采用弹性材料相连，既保证两个集电器碳刷间可以上下独立运动，又可以使两个集电器在同一直线上，这样使前面的集电器碳刷进入滑触线后，引导后面碳刷一同导入滑触线内，保证集电器小车顺利进入滑触线。

取电弓驱动机构7采用电动机构，用电动推杆驱动使集电器上下运动；这种结构即可保证集电器的上下运动，又可起到保护系统的作用。起重机跑道旁的滑触线架上设有滑触线、水平轨道与行走轨道等。滑触线架的前后出入口端设有一段引导段，引导集电器小车4平稳地进出滑触线。取电弓臂水平方向伸出的驱动采用了离合齿轮的驱动方式，集电器小车4与取电弓臂6铰接在一起，通过驱动水平伸向滑触线，到达滑触线后通过上下机构下降到平直的引导轨道上，通过引导口进入滑触线。取电弓臂驱动机构采用离合器进行分、合控制，使集电器进入滑触线前离合器闭合为刚性连接，进入滑触线后离合器分离，使取电弓机构变为柔性连接，取电弓装置四连杆结构的自由张合角度可以补偿因龙门起重机行驶过程中的非直线行走所造成的误差。

采用四连杆结构的取电弓，其中主臂402上的拉杆采用的是压、拉弹性杆件，其特点在于压、拉杆件在调整好预压力后，在预压力内该杆件为刚性连接，而如果超过预压力时，无论是压力还拉力，都会通过弹簧的变形来释放，使集电小出、入滑触线更加顺畅。

集电器如图5所示，采用相互交叉的摆臂结构，摆臂与集电器支架相连，可以在支点绕水平方向转动，集电器座置于集电器支架柄内，可以绕竖直方向转。同一直线方向上的两个集电器座之间采用弹性片连接，使集电器前面的集电器座导入滑线后，后面的也顺利导入，彻底避免了集电器碰撞滑触线现象的发生。整个集电器固定在板式弹簧上，用于消除在轮胎吊行驶中与滑触线不平行时产生的误差，集电器小车可以上下浮动，以补偿因堆场地面不平或轮胎气压不一带来的误差。

集电器小车4加入到滑触线方式如图6所示，反光板1，作为RTG停车对位用，导入板架2，作为取电小车伸出贴合限位板；导入喇叭口3，作为集电器导入滑线的导向装置；导入滑轨2.1与集电小车的导向滚轮配合，使集电小车顺利导入滑线内。此图为导入区结构图。

双小车电源自动投切

安装在轮胎吊的两侧，分别称为柴侧取电小车和电侧取电小车；当轮胎吊进入堆场时，根据堆场布置不同，滑触线会在轮胎吊的其中一侧，轮胎吊会在进场时根据激光定位装置判断出滑触线在轮胎吊的哪一侧，相应侧的取电小车会在司机的操作下自动伸出，取电小车伸出后与滑触线进行自动接驳，当取电小车的碳刷进入滑触线后，系统会自动检测电压，如果电压正常、相序正常，相应侧的市电进线接触器会自动吸合，同时通过联锁保护，防止另一侧电源合闸。

柴市电自动切换系统

当取电小车与滑触线连接成功，并接入了市电电源后，经由市电变压器将降为轮胎吊供电电压，当司机操作柴市电切换指令后，电源系统会自动地无缝切换到市电供电，在切换过程中三相动力电源不会有瞬时断电的电网波动情况，无缝切换装置采样了柴电和市电的频率、电压、电流、相位等，采用了同频同相并网技术，当市电成功接入轮胎吊供电主回路后，柴电发电机组由司机操作进行熄火。

CVCF逆变电源

当市电与柴电切换过程中，无缝切换系统只采样了三相动力电源的电压，但不能同时提供控制电源部分的切换，所以系统中增加一套CVCF逆变电源系统，即将原来由柴油机供电给轮胎吊用的辅助用电源，可同时用锂电源供电，CVCF装置有两路进线电源，分别为柴油机或滑线市电输出的交流电源和锂电池输出的直流电源经过逆变后形成的交流电，输出为轮胎吊用的交流电源。当柴电、市电、锂电三个电源任意一个正常供电时，即可输出稳定的辅助电源供轮胎吊。

如图7所示为本实施例的电源切换原理图，取电器小车从滑触线上取下900VAC的市电经过三个800A的熔断器F31～F33的保护后，再由电源900/440VAC50Hz、500KVA的变压器T1转换成轮胎吊使用的电压440VAC、50Hz交流电，然后通过690VAC 800A的空气断路器Q3和480VAC 620A的接触器KM42，最后形成440VAC、50Hz的交流电供电吊车使用。另外一路是由柴油发电机DIESEL产生440VAC 50Hz的交流电，经过690VAC 600A的断路器Q4后，480VAC620A的接触器KM41接吊车。

如图7所示，将柴油发电机电源经过Q4断路器后与滑触线供电的市电电源作为轮胎吊整机的供电电源，其中900VAC市电电源经过滑触线上机后，经过F31～F33熔断器后接入T1变压器降压为440VAC，使工作电压与发电机电源的电压相同，两路电源分别接入KM41和KM42接触器，两个接触器具有电气和机械连锁，同时只能有一路合闸，经过接触器连锁电路后作为轮胎吊的进线总电源。

Claims (7)

1.一种轮胎式龙门起重机混能系统，包括内燃机系统，其特征在于：还包括市电供电系统，所述的市电供电系统包括布局于场地上空与市电相接的滑触线，安装在轮胎式龙门起重机的侧面的滑触线取电小车和将滑触线上市电转换成轮胎式龙门起重机所需要电压的变压器，所述的变压器的原边通过轮胎式龙门起重机侧的滑触线取电小车跟滑触线相连，所述的变压器的副边轮胎式龙门起重机的电源输入端。

2.根据权利要求1所述的轮胎式龙门起重机混能系统，其特征在于：所述的滑触线取电小车包括一端铰接在轮胎式龙门起重机侧面的取电弓臂(6)和取电弓臂(6)的另一端铰接的集电器小车(4)，所述的取电弓臂(6)驱动完成集电器小车(4)的取电与回收。

3.根据权利要求2所述的轮胎式龙门起重机混能系统，其特征在于：所述的取电弓臂(6)由取电弓驱动机构(7)驱动四连杆结构，包括主臂(6.2)、副臂(6.3)，主臂(6.2)的一端铰接在焊接支架(8)上的取电弓驱动机构(7)的输出轴上，所述的副臂(6.3)的一端铰接在集电器小车(4)上的连接架(4.7)根部，另一端利用转轴(6.5)与所述的主臂(6.2)的另外一端铰接；还包括弹簧拉杆(6.4)、连接拉杆(6.1)，所述的弹簧拉杆(6.4)一端铰接在焊接支架(8)上，取电弓驱动机构(7)的上面，另一端通过副臂焊接臂(6.6)铰接在转轴(6.5)处；所述的连接接杆(6.1)一端与集电器小车(4)上的连接架(4.7)顶部铰接，另一端铰接在转轴(6.5)处。

4.根据权利要求3所述的轮胎式龙门起重机混能系统，其特征在于：还包括保证集电器小车(4)在取电弓臂(6)伸缩时的平稳性的阻尼器(6.7)，所述的阻尼器(6.7)两端分别铰接在焊接支架(8)和主臂(6.2)上。

5.根据权利要求2所述的轮胎式龙门起重机混能系统，其特征在于：所述的集电器小车(4)由连接架(4.7)铰接支撑在取电弓臂(6)上，包括框架(4.1)、引导轮(4.2)、水平轮(4.3)、行走轮(4.4)、集电器(4.5)、板式弹簧(4.6)、集电器升降机构(5)及感应元器件；所述框架(4.1)呈长方形，在长方形的框架(4.1)的一个端面的横杆下安装所述的引导轮(4.2)，在引导轮(4.2)内侧的横杆上安装所述的水平轮(4.3)，所述的行走轮(4.4)安装在框架(4.1)的另一端面的横杆上。

6.根据权利要求1所述的轮胎式龙门起重机混能系统，其特征在于：在轮胎式龙门起重机的两侧均对称安装有滑触线取电小车，还包括判断出滑触线在轮胎式龙门起重机的哪一侧的激光定位装置，所述的激光定位装置产生控制轮胎式龙门起重机的两侧的滑触线取电小车之中相应的一侧的滑触线取电小车在司机的操作下自动伸出。

7.根据权利要求6所述的轮胎式龙门起重机混能系统，其特征在于：还包括电压检测装置，只有在电压检测装置检测滑触线取电小车的电压正常才将变压器原边与滑触线取电小车连接。