CN211644373U - 轨道吊供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道吊供电装置，采用氢燃料电池组为主、储能电池组为辅的供电方式为轨道吊作业提供动力，伴随轨道吊装卸作业过程或待时状态中，通过滑触装置和集电器实现为储能电池组实施伴随式充电；在为轨道吊提供动力期间，通过对轨道吊完成作业指令所需消耗电能的分析，对于不同负荷的作业指令，采用氢燃料电池组和储能电池组共同供电、氢燃料电池组供电或储能电池组供电的方式，使电池组电量始终保持在允许范围内，不会发生亏电情况；相比现有轨道吊供电方式，优化了轨道吊的结构设计，减轻了设备整机重量，且降低了机构复杂度与维保量，实现了轨道吊零排放。

Description

轨道吊供电装置

技术领域

本实用新型属于自动化集装箱码头设计技术领域，具体地说，是涉及一种轨道吊供电装置。

背景技术

自动化集装箱码头堆场通常为垂直型布局，即，集装箱在堆场的堆码方向垂直于码头岸壁。堆场采用全封闭式管理，轨道吊作为堆场装卸作业的关键设备，负责在堆场的海、陆侧两端与水平运输设备进行交互作业，同时负责堆场内集装箱的翻捣作业。

目前的自动化轨道吊多采用高压电缆卷盘的传统供电方式。

卷盘供电方式为交流独立供电系统，每台轨道吊由交流电源供电，并配备独立的变压、整流、逆变系统，每台轨道吊都需配置专用的变压器、高压柜、整流逆变系统等的安装基座，机械结构复杂，并且电缆卷盘需要与轨道吊保持高速同步运行，这对卷盘运行的控制系统的性能要求高，且卷盘机构启动及加减速时转动惯量大，对高压电缆、卷盘机构、减速箱的冲击大，磨损剧烈，使用寿命短；卷盘机构减速机、滑环箱等需要定期维护及更换配件，整套卷盘机构维护量大，一般电缆卷盘（包括高压电缆）的使用寿命在5年左右，高压电缆卷盘后期运行、维护成本巨大。

发明内容

本申请提供了一种轨道吊供电装置，通过氢燃料电池组和储能电池组放电为轨道吊作业提供动力，并基于滑触装置和集电器实现装卸作业中对储能电池组的伴随式充电，相比轨道吊的现有供电结构，取消了电缆卷盘、变压与整流和逆变器以及卷盘机构等，优化了轨道吊的结构设计，减轻了设备整机重量，优化了整机结构设计，且降低了机构复杂度与维保量，实现轨道吊零排放，不污染环境。

本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种轨道吊供电装置，应用于轨道上的轨道吊，包括：氢燃料电池组，安装于所述轨道吊上；包括燃料电池组和储氢罐，所述储氢罐中的氢气进入到所述燃料电池组内与氧气反应产生供所述轨道吊使用的电能；储能电池组，安装于所述轨道吊上；地面供电装置；滑触装置，与所述地面供电装置的输出连接；集电器，安装于所述轨道吊上，与所述储能电池组连接；所述集电器通过电刷与所述滑触装置接触，以使得所述地面供电装置的输出经所述滑触装置、所述电刷和所述集电器为所储能电池组充电。

进一步的，所述轨道吊供电装置，还包括：用电分配模块，用于对于消耗电能大于限定负荷的作业指令，分配所述氢燃料电池组和所述储能电池组共同供电；对于消耗电能小于等于限定负荷且大于最低限定负荷的作业指令，分配所述氢燃料电池组供电；对于消耗电能小于等于所述最低限定负荷的作业指令，分配所述储能电池组供电。

进一步的，所述用电分配模块，还用于对于消耗电能小于等于限定负荷且大于最低限定负荷的作业指令，分配所述氢燃料电池组供电同时，将所述氢燃料电池组产生的多余电量用于为所述储能电池组充电。

进一步的，所述轨道吊供电装置还包括：能量回馈模块，用于在所述轨道吊减速以及其起升机构下降运行时，将回馈电量储存至所述储能电池组中。

进一步的，所述轨道吊供电装置还包括：伴随式充电模块，用于在所述轨道吊在轨道端部进行装卸作业时，控制所述地面供电装置的输出经所述滑触装置、所述电刷和所述集电器为所述储能电池组充电；或，在所述轨道吊待时状态时，控制所述轨道吊运行至所述轨道的端部，并控制所述地面供电装置的输出经所述滑触装置、所述电刷和所述集电器为所述储能电池组充电。

进一步的，所述滑触装置包括：滑触支架和设置于所述滑触支架上的滑触导轨；所述地面供电装置的输出与所述滑触导轨连接，所述集电器通过电刷接触所述滑触导轨。

进一步的，所述滑触支架为倒L型支架；所述倒L型滑触支架的上端设置所述滑触导轨。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的轨道吊供电装置中，采用氢燃料电池组为主、储能电池组为辅的供电方式为轨道吊作业提供动力，伴随轨道吊装卸作业过程或待时状态中，通过滑触装置和集电器实现为储能电池组实施伴随式充电；在为轨道吊提供动力期间，通过对轨道吊完成作业指令所需消耗电能的分析，对于不同负荷的作业指令，采用氢燃料电池组和储能电池组共同供电、氢燃料电池组供电或储能电池组供电的方式，使电池组电量始终保持在允许范围内，不会发生亏电情况；相比现有轨道吊供电方式，取消了电缆卷盘、变压与整流和逆变器以及卷盘机构等，优化了轨道吊的结构设计，减轻了设备整机重量，优化了整机结构设计，且降低了机构复杂度与维保量，实现轨道吊零排放，不污染环境。

进一步的，在轨道吊待时或者在轨道端部进行装卸作业时，通过滑触装置和集电器对储能电池组进行充电，将在堆场内作业时消耗的电能进行快速补充，保护电池不会过度充放电，确保储能电池组安全运作。

进一步的，在轨道吊减速以及其起升机构下降运行时，将回馈电量储存至储能电池组中，以及在完成作业指令所需消耗电能小于等于限定负荷且大于最低限定负荷的情况下采用氢燃料电池组供电同时，将氢燃料电池组产生的多余电量用于为储能电池组充电，对堆场内作业消耗的电能进行进一步补充，进一步保护电池不会过度充放电。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的轨道吊供电装置的装置架构图；

图2为本申请提出的轨道吊供电装置中滑触装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实用新型旨在提供一种轨道吊供电装置，优化轨道吊的结构设计，取消现有轨道吊供电结构中的电缆卷盘、卷盘机构、变压与整流和逆变器等结构，减轻设备整体重量，降低机构复杂度与维保量。

如图1所示，本实用新型提出的轨道吊供电装置，包括氢燃料电池组1、储能电池组2、地面供电装置3、滑触装置4和集电器5；氢燃料电池组1安装于轨道吊上，包括燃料电池组和储氢罐，储氢罐中的氢气进入到燃料电池组内与氧气反应产生供轨道吊使用的电能；储能电池组2也安装于轨道吊上；地面供电装置3安装于轨道两侧或两个端部的地面；滑触装置4与地面供电装置3的输出连接；集电器5安装于轨道吊上，与储能电池组2连接，通过电刷（图中未示出）与滑触装置4接触，以使得地面供电装置3的输出经滑触装置4、电刷和集电器5为所储能电池组2充电。

基于上述提出的轨道吊供电装置，以氢燃料电池组1为主，以储能电池组2为辅，联合为轨道吊作业供电，与传统轨道式起重机相比，不仅优化了起重机结构设计，减轻了设备自重约20吨，降低了设备机构复杂度与维保量，而且使轨道吊实现完全零排放，不污染环境。

本实用新型提出的储能电池组2例如锂电池组，能够在装卸作业过程中基于地面供电装置3、滑触装置4、电刷和集电器5的电连接为其实施充电，将在堆场内作业时消耗的电能进行快速补充，避免储能电池组过度充放电，确保电池安全运作。

在本实用新型优选的实施例中，将地面供电装置3设置于轨道的两个端部，当轨道吊在轨道的任一端部进行装卸作业时，伴随式充电模块6，将地面供电装置3的输出经滑触装置4、电刷和集电器5为储能电池组2实施充电。或者，当轨道吊处于没有装卸作业的待时状态时，伴随式充电模块6以就近原则控制其运行至轨道的任一端部，继而将地面供电装置3的输出经滑触装置4、电刷和集电器5为储能电池组2实施充电。

本实用新型提出的轨道吊供电装置中，还包括能量回馈模块7，用于在轨道吊以减速以及其起升机构下降运行时，将回馈电量储存至储能电池组2中。

本实用新型提出的轨道吊供电装置，以氢燃料电池组1为主，储能电池组2为辅，联合为轨道吊作业供电，具体的，通过一用电分配模块8来实施，在轨道吊作业期间，用电分配模块8根据轨道吊完成作业指令所需消耗的电能的不同分配不同的供电方式：对于大于限定负荷的作业指令，分配氢燃料电池组1和储能电池组2共同供电；对于小于等于限定负荷且大于最低限定负荷的作业指令，分配氢燃料电池组1供电；对于小于等于最低限定负荷的作业指令，分配储能电池组供电2，使氢燃料电池组1和储能电池组2电量始终保持在允许范围内，不会发生亏电情况。这其中，对于小于等于限定负荷且大于最低限定负荷的作业指令的情况，用电分配模块8还用于在分配氢燃料电池组1供电同时，将氢燃料电池组1产生的多余电量为储能电池组2充电，充分利用氢燃料，提高氢燃料利用率，避免无用消耗。

本实用新型提出的轨道吊供电装置还包括氢燃料自补充装置9以及太阳能供电组10，太阳能供电组10通过收集太阳能并存储，为氢燃料自补充装置9提供工作电源，氢燃料自补充装置9安装于地面或者轨道吊上，包括水箱和水分子电离组，水箱中充水，水分子电离组则通过电离水分子中的氢原子，分离出的氢气注入储氢罐。

如图2所示，为本实用新型提出的滑触装置的结构图，该滑触装置包括滑触支架41和设置于滑触支架41上的滑触导轨42，地面供电装置3的输出与滑触导轨42连接，集电器5则通过电刷接触滑触导轨42，从而构成了地面供电装置3、滑触导轨42、电刷、集电器5至储能电池组2的充电通路。

滑触支架41优选为倒L型支架；倒L型滑触支架的上端设置滑触导轨42。

本实用新型提出的轨道吊供电装置，可以按照如下方式实施轨道吊供电：

1、在消耗的电能大于限定负荷时，氢燃料电池组和储能电池组共同为轨道吊供电。

当完成当前作业指令所需消耗的电能大于限定负荷时，控制氢燃料电池组和储能电池组联合为轨道吊供电。

2、在消耗的电能小于等于限定负荷且大于最低限定负荷时，氢燃料电池组为轨道吊供电。

对于完成当前作业指令所需消耗的电能介于限定负荷和最低限定负荷之间的情况，则控制氢燃料电池组1单独为轨道吊供电，储能电池组2不供电。

3、在消耗的电能小于等于最低限定负荷时，储能电池组为轨道吊供电。

对于完成当前作业指令所需消耗的电能很少，小于等于最低限定负荷时，则控制储能电池组单独为轨道吊供电，氢燃料电池组不供电。

基于对完成作业指令所述消耗电能的分析，能够合理的分配电池组供电，避免任一电池组过度放电或供电不足，保障作业稳定性也避免了能源浪费。

进一步的，在轨道吊处于待时状态时，控制轨道吊运行至轨道的端部，并控制地面供电装置的输出经滑触装置、电刷和集电器为储能电池组充电；和/或，在轨道吊在轨道端部进行装卸作业时，控制地面供电装置的输出经滑触装置、电刷和集电器为储能电池组充电；实现的是在轨道吊作业过程中对储能电池组的伴随式充电，避免储能电池组过度充放电，提高储能电池的使用寿命。

在氢燃料电池组1的储氢罐内设置传感器等设备，检测氢燃料的存储量或使用量，当氢燃料低于限值时，及时发出预警信息，并控制轨道吊运行至维护区加注氢燃料，或者，基于氢燃料自补充装置来实现氢燃料的补充。

应该指出的是，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 (7)

1.一种轨道吊供电装置，应用于轨道上的轨道吊，其特征在于，包括：

氢燃料电池组，安装于所述轨道吊上，为所述轨道吊的主供电；包括燃料电池组和储氢罐，所述储氢罐中的氢气进入到所述燃料电池组内与氧气反应产生供所述轨道吊使用的电能；

储能电池组，安装于所述轨道吊上，为所述轨道吊的辅助供电；

地面供电装置；

滑触装置，与所述地面供电装置的输出连接；

集电器，安装于所述轨道吊上，与所述储能电池组连接；

所述集电器通过电刷与所述滑触装置接触，以使得所述地面供电装置的输出经所述滑触装置、所述电刷和所述集电器为所储能电池组充电。

2.根据权利要求1所述的轨道吊供电装置，其特征在于，所述轨道吊供电装置，还包括：

用电分配模块，用于对于消耗电能大于限定负荷的作业指令，分配所述氢燃料电池组和所述储能电池组共同供电；对于消耗电能小于等于限定负荷且大于最低限定负荷的作业指令，分配所述氢燃料电池组供电；对于消耗电能小于等于所述最低限定负荷的作业指令，分配所述储能电池组供电。

3.根据权利要求2所述的轨道吊供电装置，其特征在于，所述用电分配模块，还用于对于消耗电能小于等于限定负荷且大于最低限定负荷的作业指令，分配所述氢燃料电池组供电同时，将所述氢燃料电池组产生的多余电量用于为所述储能电池组充电。

4.根据权利要求1所述的轨道吊供电装置，其特征在于，所述轨道吊供电装置还包括：

能量回馈模块，用于在所述轨道吊减速以及其起升机构下降运行时，将回馈电量储存至所述储能电池组中。

5.根据权利要求1所述的轨道吊供电装置，其特征在于，所述轨道吊供电装置还包括：

伴随式充电模块，用于在所述轨道吊在轨道端部进行装卸作业时，控制所述地面供电装置的输出经所述滑触装置、所述电刷和所述集电器为所述储能电池组充电；或，在所述轨道吊待时状态时，控制所述轨道吊运行至所述轨道的端部，并控制所述地面供电装置的输出经所述滑触装置、所述电刷和所述集电器为所述储能电池组充电。

6.根据权利要求1所述的轨道吊供电装置，其特征在于，所述滑触装置包括：

滑触支架和设置于所述滑触支架上的滑触导轨；

所述地面供电装置的输出与所述滑触导轨连接，所述集电器通过电刷接触所述滑触导轨。

7.根据权利要求1所述的轨道吊供电装置，其特征在于，所述轨道吊供电装置还包括：

氢燃料自补充装置，包括水箱和水分子电离组，连接所述储氢罐；

太阳能供电组，用于通过太阳能为所述氢燃料自补充装置供电。

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