DE3435581C2

DE3435581C2 -

Info

Publication number: DE3435581C2
Application number: DE19843435581
Authority: DE
Inventors: Maarten 8521 Poxdorf De Holland
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1990-10-25
Also published as: DE3435581A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur mechanischen Energiespeicherung bei Kranen mit eigener Energieversor gung, bei der mindestens ein von einer Verbrennungs kraftmaschine angetriebener elektrischer Generator die elektrischen Antriebe des Kranes speist und mit dem Generator ein zur Energieaufnahme bzw. Energieabgabe dienendes Schwungrad mechanisch gekuppelt ist.

Mit diesem Oberbegriff wird auf eine Anordnung Bezug ge nommen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 30 48 655 bekannt ist.

Bei dieser Anordnung wird die beispielsweise beim Senken der Last zurückgespeiste elektrische Energie als mecha nische Energie im Schwungrad gespeichert, und zwar ge schieht dies in der Weise, daß die Drehzahl des Schwung rades entsprechend dem aufgenommenen Energiebetrag er höht wird. Solange die Drehzahl von Generator und Schwungsrad über der gewünschten Nenndrehzahl liegt, ist die Verbrennungskraftmaschine durch einen Freilauf vom Generator entkuppelt.

Anschließend wird dann nach gewisser Zeit die gespei cherte Schwungmassenenergie vom Generator in elektrische Energie zurückgewandelt. Wenn wieder die Nenndrahzahl erreicht ist, liefert die Verbrennungsmaschine wieder Leistung. Wenn anschließend die Haupttriebwerke in Richtung Heben beschleunigen, wird zusätzlich zur Leistung vom Diesel auch noch Schwungradenergie aufgebracht, was ebenfalls zu Drehzahländerungen führt.

Wird als elektrischer Generator ein Synchrongenerator verwendet, so haben die Drehzahländerungen im Regelfall auch entsprechende Änderungen der Frequenz zur Folge. Diese Änderungen sind für be stimmte Verbraucher störend bzw. überhaupt nicht zulässig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Aus tausch der von den Antriebsmaschinen kommenden oder benötigten elektrischen Energie mit dem Schwungmassenspeicher so vorzu nehmen, daß Drehzahländerungen des Generators möglichst ver mieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Trägheitsmoment des Schwungrades in Abhängigkeit vom Ausgangs signal eines Drehzahlreglers, dem als Eingangssignale der Dreh zahl-Istwert und ein vorgebbarer Drehzahl-Sollwert zugeführt werden, derart verändert wird, daß die Drehzahl des Schwungra des während der Aufnahme bzw. Abgabe von Energie möglichst kon stant bleibt.

Auf diese Weise werden Drehzahlerhöhungen vermieden. Ferner kann die gespeicherte Energie zu beliebigen Zeitpunkten freigegeben werden.

Die vorstehend beschriebene Anordnung hat ferner noch den Vor teil, daß auch lösbare Verbindungen zwischen Schwungrad und Ver brennungskraftmaschine, wie z. B. Überholkupplungen, entfallen können.

Die Änderungen des mechanischen Trägheitsmomentes des Schwung rades können in an sich bekannter Weise vorgenommen werden; z. B. über Ein- oder Auspumpen von Flüssigkeiten oder mechanische Ver stellung von Massen relativ zur Drehachse.

Ein derartiges Schwungrad, dessen Trägheitsmoment auch während des Betriebes veränderbar ist, ist beispielsweise aus der US-PS 32 48 967 bekannt.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels sei die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Energieversorgung für einen Kran und

Fig. 2 eine Möglichkeit für die Veränderung der Schwung masse des in Fig. 1 gezeigten Schwungrades.

Eine Verbrennungskraftmaschine 1, z. B. ein Dieselmotor, treibt über ein Getriebe 2 einen elektrischen Synchron drehstromgenerator 3. Dieser speist über ein Inselnetz 4 und Stromrichter 10 die einzelnen elektrischen An triebsmaschinen 5 des nicht gezeigten Krans. Gestrichelt angedeutet ist eine Last 6. Mit dem Generator 3 ist mechanisch ein Schwungrad 7 gekuppelt, dessen mechani sches Trägheitsmoment mittels der Einrichtung 21 zur Veränderung der Schwungmasse während des Betriebes ver änderbar ist, z. B. durch Ein- und Auspumpen von Flüssig keit. Diese Veränderbarkeit ist in Fig. 2 gezeigt. Ein mit Flüssigkeit gefüllter Vorratsbehälter 12 ist mit einer von einem Elektromotor 11 a angetriebenen Pumpe 11 b verbunden, welche die Flüssigkeit über ein Rohrstück 13 einer Ringnut 15 eines Lagers 14 mit Mäanderdichtung zugeführt. Von dort gelangt die Flüssigkeit über eine Längsbohrung 17 in der Welle 16 zu einer Querbohrung 18 und über Rohrstücke 19 in den hohlen Innenraum 20 des Schwungrades 7.

Liefern die elektrischen Antriebsmotoren 5 (Fig. 1) z. B. während des Senkvorganges elektrische Energie an den Generator 3 zurück, so wird diese in mechanische Energie umgewandelt, die den Generator zu beschleunigen sucht. Dieser Beschleunigung wird durch entsprechendes Vergrößern des Trägheitsmomentes des Schwungrades 7 ent gegengewirkt, d. h. die rückgespeiste mechanische Energie wird in Schwungmassenenergie umgeformt. Entsprechendes gilt für den umgekehrten Vorgang, wenn kinetische Ener gie des Schwungrades über den Generator 3 als elektri sche Energie an die Motoren 5 gegeben wird.

Zur Steuerung des Trägheitsmomentes ist eine Regelein richtung 8 vorgesehen, die den vorgegebenen Drehzahl- Sollwert n _s der Anordnung mit dem von einer Tachome termaschine 9 abgenommenen Drehzahl-Istwert n _i ver gleicht und über das Stellglied 23, den Motor 11 a, die Pumpe 11 b den Flüssigkeitsstand im Schwungrad 7 und damit die Schwungmasse so regelt, daß die Solldrehzahl erhalten bleibt. Die Veränderbarkeit des Flüssigkeits pegels 22 a ist in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 22 b angedeutet.

Anstelle einer Veränderung des Flüssigkeitspegels im Schwungrad 7 durch Ein- und Auspumpen von Flüssigkeit kann auch eine Verlagerung von Massenkörpern im Schwung rad 7 vorgenommen und diese Verlagerung durch eine Regel einrichtung gesteuert werden.

Es ist vorteilhaft, dem Geschwindigkeitsregler 8 a einen Beschleunigungsregler 8 b zuzuordnen, insbesondere der Geschwindigkeitsregelung eine Beschleunigungsregelung zu unterlagern, wie dies Fig. 2 zeigt. Der Istwert für den Beschleunigungsregler wird über ein Differenzier glied 8 c von der Tachometermaschine 9 gewonnen.

Anstelle eines Dieselmotors und/oder eines Generators können selbstverständlich auch mehrere Antriebsmaschinen und/oder Generatoren und/oder Schwungmassen gekuppelt sein und entsprechend den vorgegebenen Bedingungen ge steuert werden.

Bezugszeichenliste

1 Verbrennungskraftmaschine
2 Getriebe
3 Synchrondrehstromgenerator
4 Inselnetz
5 Antriebsmaschine
6 Last
7 Schwungrad
8 Regeleinrichtung
8 a Geschwindigkeitsregler
8 b Beschleunigungsregler
8 c Differenzierglied
9 Tachometermaschine
10 Stromrichter
11 a Elektromotor
11 b Pumpe
12 Vorratsbehälter
13 Rohrstück
14 Lager
15 Ringnut
16 Welle
17 Längsbohrung
18 Querbohrung
19 Rohrstück
20 Innenraum
21 Einrichtung zur Veränderung der Schwungmasse
22 a Flüssigkeitspegel
22 b gestrichelte Linie
23 Stellglied
n _s Drehzahl-Sollwert
n _i Drehzahl-Istwert

Claims

Einrichtung zur mechanischen Energiespeicherung bei Kranen mit eigener Energieversorgung, bei der mindestens ein von einer Ver brennungskraftmaschine angetriebener elektrischer Generator die elektrischen Antriebe des Kranes speist und mit dem Generator ein zur Energieaufnahme bzw. Energieabgabe dienendes Schwungrad mechanisch gekuppelt ist, dadurch gekenn zeichnet, daß das Trägheitsmoment des Schwungrades (7) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Drehzahlreglers (8), dem als Eingangssignale der Drehzahl-Istwert (n _i) und ein vor gebbarer Drehzahl-Sollwert (n _s) zugeführt werden, derart ver ändert wird, daß die Drehzahl des Schwungrades (7) während der Aufnahme bzw. Abgabe von Energie möglichst konstant bleibt.