CN204721071U - 一种基于增程式混合动力的起重机节能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于增程式混合动力的起重机节能系统，包括中央控制器、机组控制器、整流装置、储能装置、逆变电源装置、变频器、发电机组以及能耗电阻。本实用新型采用串联式混合动力连接型式，使用储能装置供电和回收能量，提高发电机组能源利用率；同时降低发电机组的装机容量，降低运行成本；辅助装置采用逆变电源装置由直流母线供电，使发电机组可以根据电池容量采用间歇性工作模式，进一步提高系统节能和降低排放，降低噪声。
Description
技术领域
本实用新型涉及节能技术，尤其涉及一种基于增程式混合动力的起重机节能系统。
背景技术
轮胎式集装箱龙门起重机(RTG简称起重机)是港口、码头进行集装箱装卸作业的主力设备，在广大集装箱作业码头受到广泛使用。随着集装箱周转的数量增长、效率提升、效益增加的要求，轮胎式集装箱龙门起重机呈现出向高速化、自动化、节能化的发展趋势，这也是当前整个集装箱行业的发展趋势的。
传统的起重机自身配备有柴油发动机组作为动力能源，起重机起升机构下降过程、大车和小车机构减速过程中会产生再生能量，这部分能量占有整个运行循环的70％以上。由于再生能量无法回馈，普通起重机的做法是直接通过能耗电阻以发热的形式消耗。而且在重载吊装的情况下，为避免起重机在起升瞬间发生发动机转速迅速上升、扭矩不足和发动机冒黑烟等现象，起重机柴油发电机组的功率选配通常约为平时所需的2倍。由于处理的每个集装箱重量都不一致，以及很多时候设备工作在等待状态，而大功率的柴油机发电机组一直工作全速状态，而真正用于处理集装箱的油耗并不高，很大一部分燃油消耗在柴油机待机或“大马拉小车”上。
这些发电机组的能量转换效率低、能耗大、环保性能差、营运成本高等问题，直接制约了企业的健康可持续发展。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种基于增程式混合动力的起重机节能系统，回收和存储起重机再生制动能量，降低发电机组装机容量。
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种节能系统，包括中央控制器、机组控制器、整流装置、储能装置、逆变电源装置、变频器、发电机组、能耗电阻，其中，
所述机组控制器与发电机组连接，机组控制器用于采集发电机组的运行数据和故障信息，并控制发电机组进行停机和开机操作；
所述中央控制器与机组控制器实现数据通讯，中央控制器通过机组控制器采集发电机组上的运行数据和故障信息，中央控制器通过机组控制器控制发电机组进行停机和开机操作；
所述中央控制器与整流装置实现数据通讯，采集整流装置上的运行数据和故障信息，用于对整流装置的输出功率值进行设定；
所述中央控制器与储能装置实现数据通讯，采集储能装置上的运行数据和故障信息；
所述中央控制器与逆变电源装置实现数据通讯，采集逆变电源装置上的运行数据和故障信息；
所述发电机组的电流输出端通过整流装置分别与储能装置、逆变电源装置、变频器以及能耗电阻的电流输入端连接，其中，所述逆变电源装置的电流输出端连接外部辅助装置，用于将直流电源转换成频率稳定、电压稳定的交流电源，为外部辅助装置供电；所述变频器的电流输出端连接动力装置，用于将直流电源转换成频率可调的交流电源，为动力装置供电。
进一步地，所述动力装置包括起升机构和拖车机构。
进一步地，所述储能装置为镍氢电池装置。
上述技术方案至少具有如下有益效果：本实用新型采用中央控制器采集储能装置、发电机组、能耗电阻的信息，根据实际情况对储能装置、发电机组、能耗电阻的运行情况进行控制，大大增加能量转换效率，能耗更小。
附图说明
图1是本实用新型基于增程式混合动力的起重机节能系统的原理框图。
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。下面结合附图对本实用新型做进一步描述。
如图1所示，本实用新型基于增程式混合动力的起重机节能系统主要由以下几部分组成，包括中央控制器1、机组控制器2、整流装置3、储能装置4、逆变电源装置5、变频器6、柴油发电机组7，机组控制器2与柴油发电机组7连接，机组控制器2用于采集柴油发电机组7的运行数据和故障信息，并控制柴油发电机组7进行停机和开机操作；中央控制器1与机组控制器2实现数据通讯，中央控制器1通过机组控制器2采集柴油发电机组7上的运行数据和故障信息，中央控制器1通过机组控制器2控制柴油发电机组7进行停机和开机操作；中央控制器1与整流装置3实现数据通讯，采集整流装置3上的运行数据和故障信息，用于对整流装置3的输出功率值进行设定；中央控制器1与储能装置4实现数据通讯，采集储能装置4上的运行数据和故障信息；中央控制器1与逆变电源装置5实现数据通讯，采集逆变电源装置5上的运行数据和故障信息；柴油发电机组7的电流输出端通过整流装置3分别与逆变电源装置5、变频器6、储能装置4的电流输入端连接，其中，所述逆变电源装置5的电流输出端连接外部辅助装置9，用于将直流电源转换成频率稳定、电压稳定的交流电源，为外部辅助装置9供电；所述变频器6的电流输出端连接动力装置10，用于将直流电源转换成频率可调的交流电源，为动力装置10供电。
我们以本实用新型节能系统使用在增程式混合动力的起重机时为例，进一步说明其工作原理。
系统采用串联式混合动力型式，设备运行需要的能量由储能装置4提供，比如采用储能电池。储能电池提供直流电源，直接通过直流供电供给拖动各机构运行的变频器6和逆变电源装置5。变频器6将直流电源装换为频率可调的交流电源，用于驱动动力装置10，比如起升机构、拖车机构等。逆变电源装置5将直流电源转换为频率稳定、电压稳定的交流电源，用于辅助装置9供电。柴油发电机组发出的三相交流电经过整流装置3转换为直流电源，为储能电池补充能量。同时储能装置4通过直流母线回收动力装置10产的制动能，比如回收起升机构下降过程中产生的再生制动能量。
系统使用的储能装置4为大容量镍氢电池装置，该储能装置4具有大电流充电和放电特点，可以满足起升机构吊重载上升过程及各机构突然加速时的突加功率需求，以及能量回馈时大电流充电要求。
该系统能够通过整流装置3控制发电机组7以最节能的功率输出来给储能电池补充能量。
中央控制器1为基于单片机的智能工业控制器，控制器能够读取柴油发电机组、整流装置3、逆变电源装置5以及储能装置4的状态信息，并根据储能装置4的实时容量，控制柴油发电机组为其补充能量，保证起重机的正常工作。它还能根据起重机的实际使用情况，控制储能飞轮装置的储能状态和时间，使整个系统达到最佳的使用状态。
因此，起重机正常工作时，储能电池输出直流电源通过逆变电源装置5转换为频率稳定、电压稳定的交流电源，用于辅助装置9供电。当起升机构下降时，电动机所发出的电能回馈到直流母线上，使母线电压升高，储能装置4进行充电储能，当检测到储能装置4已充满时或者母线电压升高达到设定的阀值时，中央控制器1控制能耗电阻8消耗多余能量；当起重机启动或者提升大负载时，储能装置4提供能量输出；当储能装置4电池容量达到设定的低容量阀值时，中央控制器1控制柴油发电机组启动，通过整流装置3控制发电机组7以最节能的功率输出来给储能电池补充能量；当电池容量达到设定的满容量阀值时，中央控制器1控制柴油发电机组7停机。本实用新型采用中央控制器采集储能装置、发电机组、能耗电阻的信息，根据实际情况对储能装置、发电机组、能耗电阻的运行情况进行控制，大大增加能量转换效率，能耗更小。
本实用新型采用串联式混合动力连接型式，使用储能电池供电和回收能量，提高发电机组能源利用率,燃油节省约50％～60％；同时降低柴油发电机组的装机容量，降低运行成本；辅助系统采用逆变电源装置由直流母线供电，使发电机组可以根据电池容量采用间歇性工作模式，进一步提高系统节能和降低排放，降低噪声。
以上所述是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于增程式混合动力的起重机节能系统，其特征在于，包括中央控制器、机组控制器、整流装置、储能装置、逆变电源装置、变频器、发电机组、能耗电阻，其中，
所述机组控制器与发电机组连接，机组控制器用于采集发电机组的运行数据和故障信息，并控制发电机组进行停机和开机操作；
所述中央控制器与机组控制器实现数据通讯，中央控制器通过机组控制器采集发电机组上的运行数据和故障信息，中央控制器通过机组控制器控制发电机组进行停机和开机操作；
所述中央控制器与整流装置实现数据通讯，采集整流装置上的运行数据和故障信息，用于对整流装置的输出功率值进行设定；
所述中央控制器与储能装置实现数据通讯，采集储能装置上的运行数据和故障信息；
所述中央控制器与逆变电源装置实现数据通讯，采集逆变电源装置上的运行数据和故障信息；
所述发电机组的电流输出端通过整流装置分别与储能装置、逆变电源装置、变频器以及能耗电阻的电流输入端连接，其中，所述逆变电源装置的电流输出端连接外部辅助装置，用于将直流电源转换成频率稳定、电压稳定的交流电源，为外部辅助装置供电；所述变频器的电流输出端连接动力装置，用于将直流电源转换成频率可调的交流电源，为动力装置供电。
2.如权利要求1所述的基于增程式混合动力的起重机节能系统，其特征在于，所述动力装置包括起升机构和拖车机构。
3.如权利要求1所述的基于增程式混合动力的起重机节能系统，其特征在于，所述储能装置为镍氢电池装置。
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