CN205034976U - 一种支持两种供电方式的轮胎吊 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种支持两种供电方式的轮胎吊，设置有柴油发电机组和滑触线，所述柴油发电机组和滑触线连接电源切换装置，通过电源切换装置选择其中一组交流供电传输至整流装置，以整流成直流母线电压后传输至选择开关的公共端，所述选择开关具有两组选通端，第一组选通端连接轮胎吊中的驱动设备，第二组选通端连接升压装置，所述升压装置对接收到的直流母线电压进行升压变换后，传输至所述的驱动设备；所述驱动设备通过充放电装置连接电池组，回馈制动能量和反向电动势。本实用新型的轮胎吊，既可以通过滑触线接收电网供电，也可以利用柴油发电机组直接供电。两种供电方式均可单独使用，大大提高了轮胎吊作业的机动性和高效性。
Description
技术领域
本实用新型属于起重设备技术领域，具体地说，是涉及一种用于起吊集装箱的轮胎式龙门起重机。
背景技术
轮胎式龙门起重机，又称轮胎吊，其作为集装箱作业的主力军，一直是港口生产和发展的支柱。目前，主流的轮胎吊，其供电方式主要有两种：一种是以400KW左右的柴油发电机组为电源的燃油供电方式，这种供电方式的优点是使用灵活，对作业场地的规划要求低；缺点是柴油燃料排放尾气有污染，且燃油成本较大。另一种是以滑触线为载体的岸电供电方式，直接使用电网电力为轮胎吊供电。这种供电方式的优点是绿色环保、无污染，节约成本；缺点是对作业场地规划依赖性大，灵活性不足。
基于此，如何兼顾这两种供电方式的优点，将二者加以融合，使得轮胎吊的性能更加完善，是港机技术发展的一个难题和方向。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种支持两种供电方式的轮胎吊，通过在轮胎吊中采用双电源设计，实现了两种供电方式的自由切换，提高了轮胎吊作业的灵活性、高效性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种支持两种供电方式的轮胎吊，设置有柴油发电机组和用于传输电网电力的滑触线，所述柴油发电机组和滑触线连接电源切换装置，通过电源切换装置选择其中一组交流供电传输至整流装置，以整流成直流母线电压后传输至选择开关的公共端，所述选择开关具有两组选通端，第一组选通端连接轮胎吊中的驱动设备，第二组选通端连接升压装置，所述升压装置对接收到的直流母线电压进行升压变换后，传输至所述的驱动设备；所述驱动设备通过充放电装置连接电池组，回馈制动能量和反向电动势。
优选的，所述滑触线包括两组，一组为电气房侧滑触线，另一组为柴油机侧滑触线；在所述电源切换装置中设置有两组机械互锁开关，第一组机械互锁开关与所述电气房侧滑触线和柴油机侧滑触线对应连接，选通其中一路交流供电传输至第二组机械互锁开关，所述第二组机械互锁开关同时连接柴油发电机组，在滑触线和柴油发电机组中选择其一输出的交流供电传输至所述的整流装置。
为了进一步提高电源切换的准确性和安全性，在所述电源切换装置中设置有两组辅助开关，其中一组辅助开关作为发电机主电源开关，串联在柴油发电机组与第二组机械互锁开关之间的交流供电传输线路中，对通过柴油发电机组输出的交流供电进行选通；另外一组辅助开关作为滑触线主电源开关，连接在第一组机械互锁开关与第二组机械互锁开关之间，对通过滑触线输出的交流供电进行选通。
其中，所述驱动设备为制动单元、小车变频器、大车变频器和起升变频器；所述制动单元连接制动电阻；所述小车变频器连接用于驱动小车行走的电机；所述大车变频器连接用于驱动大车行走的电机；所述起升变频器连接用于驱动起升机构运行的电机。
进一步的，在所述轮胎吊中还设置有辅助设备，例如安装在轮胎吊驾驶室中的空调和照明设备等，接收通过所述电源切换装置选择输出的交流供电。
优选的，所述柴油发电机组可以采用160KW的柴油发电机组；所述电池组优选容量为45AH的锂电池组。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的轮胎吊兼顾传统轮胎吊的两种驱动方式的优点，既可以通过滑触线接收电网供电，也可以利用柴油发电机组直接供电。两种供电方式均可单独使用，使得轮胎吊的工作不受场地规划的限制，大大提高了轮胎吊作业的机动性和高效性。此外，通过在柴油发电机组中引入电池组吸收轮胎吊的制动能量和起升机构下降时产生的反向电动势，从而实现了能量的回馈。将电池组作为柴油发电机组的辅助电源，补充峰值能量，由此可以减小柴油发电机组的容量，降低燃料能耗和尾气排放，实现码头绿色环保。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型所提出的支持两种供电方式的轮胎吊的电路原理总体框图；
图2是采用电网电力为轮胎吊供电时的电路原理框图；
图3是采用柴油发电机组为轮胎吊供电时的电路原理框图；
图4是图1电源切换装置的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
本实施例为了使轮胎吊能够支持两种供电方式，在轮胎吊上同时配置了柴油发电机组和滑触线，通过滑触线与架设在工作现场上的供电支架上的滑触供电小车相插接，由此可以接收并传输码头电网（岸电）的电力，为轮胎吊中的用电负载供电。
结合图1所示，在本实施例的轮胎吊的供电系统中，设置有电源切换装置、整流装置、选择开关、升压装置、充放电装置和电池组等主要组成部分。其中，电源切换装置连接所述的柴油发电机组和滑触线，对通过柴油发电机组输出的交流供电和通过滑触线传输的电网电力进行选通切换，选择其中一组交流供电（通常为三相四线制的交流电源）传输至整流装置。所述整流装置对接收到的交流供电进行整流变换和滤波处理后，生成直流母线电压传输至选择开关的公共端。本实施例的选择开关应至少具有两组选通端，例如选用单刀双掷开关（仅对直流母线电源的正极连线的连接点进行切换）或者双刀双掷开关（同时对直流母线电源的正极连线和负极连线的连接点进行切换）等，将选择开关的其中一组选通端连接至轮胎吊中的驱动设备，例如制动单元、小车变频器、大车变频器、起升变频器等，当选用岸电供电方式时，可以将电网电力整流成直流供电后，直接为所述的驱动设备供电。将选择开关的另外一组选通端连接至升压装置，当选用柴油发电机组供电时，将通过整流装置输出的直流母线电压首先传输至升压装置进行升压变换后，再传送至所述的驱动设备。在本实施例中，所述升压装置可以具体选用升压变频器提升直流母线电压的电压等级，以满足轮胎吊中的驱动设备的用电需求。
为了进一步降低燃油消耗，减少尾气排放，本实施例在轮胎吊中还进一步配置了电池组，通过充放电装置连接所述的驱动设备，接收并保存驱动设备回馈的能量，并在采用柴油发电机组供电方式时，对柴油发电机组输出的能量进行补充，由此可以减小柴油发电机组的容量，使得系统的能耗和尾气排放大大降低。
具体来讲，在轮胎吊的驱动设备中，制动单元用于系统制动，连接制动电阻，如图1所示。当系统从运行状态转入制动过程时，通过充放电装置吸收制动能量，对电池组进行充电蓄能。当电池组充满电时，可以利用制动电阻消耗掉剩余的制动能量。此外，在轮胎吊的驱动设备中，小车变频器连接用于驱动小车行走的电机；大车变频器连接用于驱动大车行走的电机；起升变频器连接用于驱动起升机构动作的电机。对于配置有两台大车行走机构的轮胎吊来说，可以兼用所述的起升变频器进行驱动。当起升机构下降时，通过起升机构产生的反向电动势可以经由充放电装置对电池组进行充电，以储存能量。当起升机构上升时，电池组将存储的能量输出，作为柴油发电机组的补充，对整个轮胎吊的电控系统供电。
在本实施例中，由于设计了电池组对柴油发电机组进行能量补充，因此柴油发电机组的容量可以选取得小一些，例如可以选用160KW的柴油发电机组；电池组可以选用容量为45AH的锂电池组。根据锂电池的特性，配置所述充放电装置，设定电量低于30%时对锂电池组进行充电，电量高于70%时停止充电，以尽可能地提高锂电池的使用寿命。由于柴油发电机组的容量仅为160KW，比传统轮胎吊所选用的柴油发电机组的容量降低了2/3左右，因此燃油消耗和尾气排放可以大大降低。
考虑到在轮胎吊中，除了上述驱动设备以外，还有其他辅助设备也需要供电电源，例如安装在驾驶室中的空调、照明设备和控制面板上的显示设备或者报警设备等，由于这些辅助设备可以直接使用交流供电，因此可以将通过电源切换装置选择输出的交流供电兼用作辅助电源，为轮胎吊中除上述驱动设备以外的其他用电负载供电。
下面结合图4，对本实施例的电源切换装置的具体电路设计进行详细地说明。
考虑到轮胎吊的实际工作环境，有的工作现场会在轮胎吊的大车行走方向的两侧分别架设一排供电支架，而有的工作现场只会在其中一侧架设供电支架。为了使本实施例的轮胎吊能够适应各种现场环境，本实施例在轮胎吊上配置两组滑触线，一组位于轮胎吊的电气房侧，另一组位于柴油发电机侧，两组滑触线分置于轮胎吊的相对两侧，驾驶员可以根据工作现场上供电支架的布设位置选择其中一组滑触线进行插接，以接收电网电力。
基于上述考虑和设计，本实施例在电源切换装置中设置了两组机械互锁开关KS1、KS2，将第一组机械互锁开关KS1与电气房侧滑触线和柴油机侧滑触线对应连接，在同一时刻仅能选通其中一组滑触线传输电网电力。所述电网电力通过第一组机械互锁开关KS1后，沿主电源线R1003、S1003、T1003传输。将第二组机械互锁开关KS2与所述主电源线R1003、S1003、T1003和柴油发电机组对应连接，在滑触线和柴油发电机组中选择其一输出的交流供电传输至所述的整流装置。
为了进一步提高电源切换的准确性和安全性，本实施例在所述电源切换装置中还可以进一步设置两组辅助开关KD1、KD2，如图4所示。其中，辅助开关KD1作为发电机主电源开关，可以串联在柴油发电机组与第二组机械互锁开关KS2之间的交流供电传输线路中，对通过柴油发电机组输出的交流供电进行选通。辅助开关KD2作为滑触线主电源开关，可以串联在第一组机械互锁开关KS1与第二组机械互锁开关KS2之间的主电源线R1003、S1003、T1003中，对通过滑触线输出的交流供电进行选通控制。
当采用滑触线供电方式时，操作轮胎吊的驾驶员首先根据工作现场架设供电支架的位置，选择轮胎吊上与之对应一侧的滑触线插接到所述供电支架上的滑触供电小车上，以获取电网电力。然后，驾驶员根据插接的滑触线控制第一组机械互锁开关KS1将连接该组滑触线的供电线路选通，同时切断连接另外一组滑触线的供电线路，并控制滑触线主电源开关KD2闭合，将第二组机械互锁开关KS2投切至连接所述主电源线R1003、S1003、T1003的一侧，将通过滑触线接收到的电网电力传输至整流装置，并作为辅助电源为轮胎吊中的辅助设备供电，结合图2所示。
将选择开关的公共端切换至与连接驱动设备的一组选通端连通，将通过整流装置整流输出的直流母线电压直接传输至驱动装置，为轮胎吊中的制动单元、小车变频器、大车变频器、起升变频器等驱动系统供电，以驱动各机构的电机动作。通过制动单元产生的制动能量可以通过制动电阻消耗，也可以回馈至锂电池组进行充电蓄能，其功能与常规滑触供电方式的轮胎吊完全相同。
当采用柴油发电机组供电方式时，操作轮胎吊的驾驶员首先将第二组机械互锁开关KS2投切至连接柴油发电机组的一侧，切断滑触线的电源传输线路。然后，控制发电机主电源KD1闭合，将柴油发电机组产生的交流供电一方面传输至整流装置，以生成直流母线电压；另一方面作为辅助电源，为轮胎吊中的辅助设备供电，结合图3所示。
将选择开关的公共端切换至与连接升压装置的一组选通端连通，将通过整流装置整流输出的直流母线电压传输至升压装置，以升高电压等级，然后传输至驱动设备，为轮胎吊中的制动单元、小车变频器、大车变频器、起升变频器等驱动系统供电，以驱动各机构的电机动作。
在驱动设备工作的过程中，锂电池组输出存储的电能，补充柴油发电机组的电能输出，对驱动设备供电。当驱动设备中的升降机构下降时，通过充放电装置吸收升降机构在下降过程中产生的反向电动势，传输至锂电池组，对锂电池组充电。此外，驱动设备中的制动单元在对系统进行制动控制时产生的制动能量，也可以通过充放电装置吸收，为所述锂电池组充电，以储备能量。当所述充放电装置检测到电池电量已满时，停止吸收制动单元产生的制动能量，此时，制动能量可以通过制动电阻消耗。
本实用新型的轮胎吊融合了柴油发电机组供电和滑触线供电的各自优点，在使用滑触线供电时，发动机不工作，噪音小，零排放，零污染，绿色节能环保。同时，通过引入锂电池组对柴油发电机组供电方式进行优化和补充，使得柴油发电机组的容量降低2/3，相应的燃油消耗和尾气排放也大大降低，减少了用户的燃油成本，实现码头绿色环保，使轮胎吊的机动性得到充分发挥。通过设计轮胎吊支持两种供电方式，使得轮胎吊的工作不受场地规划的限制，灵活机动，显著提高了生产效率。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：设置有柴油发电机组和用于传输电网电力的滑触线，所述柴油发电机组和滑触线连接电源切换装置，通过电源切换装置选择其中一组交流供电传输至整流装置，以整流成直流母线电压后传输至选择开关的公共端，所述选择开关具有两组选通端，第一组选通端连接轮胎吊中的驱动设备，第二组选通端连接升压装置，所述升压装置对接收到的直流母线电压进行升压变换后，传输至所述的驱动设备；所述驱动设备通过充放电装置连接电池组，回馈制动能量和反向电动势。
2.根据权利要求1所述的支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：所述滑触线包括两组，一组为电气房侧滑触线，另一组为柴油机侧滑触线；在所述电源切换装置中设置有两组机械互锁开关，第一组机械互锁开关与所述电气房侧滑触线和柴油机侧滑触线对应连接，选通其中一路交流供电传输至第二组机械互锁开关，所述第二组机械互锁开关同时连接柴油发电机组，在滑触线和柴油发电机组中选择其一输出的交流供电传输至所述的整流装置。
3.根据权利要求2所述的支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：在所述电源切换装置中还设置有一组辅助开关，作为发电机主电源开关串联在柴油发电机组与第二组机械互锁开关之间的交流供电传输线路中。
4.根据权利要求3所述的支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：在所述电源切换装置中还设置有另外一组辅助开关，作为滑触线主电源开关连接在第一组机械互锁开关与第二组机械互锁开关之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：所述驱动设备为制动单元、小车变频器、大车变频器和起升变频器；所述制动单元连接制动电阻；所述小车变频器连接用于驱动小车行走的电机；所述大车变频器连接用于驱动大车行走的电机；所述起升变频器连接用于驱动起升机构运行的电机。
6.根据权利要求5所述的支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：在所述轮胎吊中还设置有辅助设备，接收通过所述电源切换装置选择输出的交流供电。
7.根据权利要求6所述的支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：所述辅助设备为安装在轮胎吊驾驶室中的空调和照明设备。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的支持两种供电方式的轮胎吊，其特征在于：所述柴油发电机组为160KW柴油发电机组；所述电池组是容量为45AH的锂电池组。
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