JP7005374B2 - Crane system and emergency power supply method - Google Patents
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Description
本発明は、クレーンシステム及び非常時電力供給方法に関する。 The present invention relates to a crane system and an emergency power supply method.
例えば港湾において荷役を行う、コンテナクレーン、ジブクレーンなどのクレーン装置がある。従来のクレーン装置では、主な電源として系統電源(商用電源)とエンジン発電機とが利用されている(特許文献1を参照)。 For example, there are crane devices such as container cranes and jib cranes that handle cargo at ports. In the conventional crane device, a system power source (commercial power source) and an engine generator are used as main power sources (see Patent Document 1).
一方、様々な電気機器に電力を供給できる非常用エンジン発電機が一般にある。 On the other hand, there are generally emergency engine generators that can supply electric power to various electric devices.
クレーン装置の動作中、系統電源に障害が発生したりエンジン発電機が故障したりして各駆動部への給電が不能となった場合、クレーン装置の吊り具及び吊荷を緊急的に退避させなければならないときかある。 If the system power supply fails or the engine generator fails during the operation of the crane device and power supply to each drive unit becomes impossible, the crane device's hanger and suspended load are urgently evacuated. There are times when I have to.
しなしながら、クレーン装置は大きな回生電力が発生する場合があるなど、一般的な非常用エンジン発電機を用いてクレーン装置に給電することは困難である。非常用エンジン発電機から給電を行うには、クレーン装置の配電部に対して非常用エンジン発電機に対応させる改造を行う必要があり、手間と時間がかかり緊急的な退避の妨げとなる。 However, it is difficult to supply power to the crane device using a general emergency engine generator because the crane device may generate a large amount of regenerative power. In order to supply power from the emergency engine generator, it is necessary to modify the power distribution section of the crane device to correspond to the emergency engine generator, which takes time and effort and hinders emergency evacuation.
一方、既設のクレーン装置の配電部を予め改造しておくことを検討できる。しかしながら、このような改造をするには、改造の間、既設のクレーン装置を休止させる必要があり、荷役を行う施設の稼働効率を低下させてしまう。例えば、コンテナ船の荷役を行う施設では、昼夜を問わずクレーン装置が稼働することもあり、クレーン装置を長く休止させることは望ましくない。また、クレーン装置の配電部に普段使用しない回路を設けた場合、給電不能というような稀な状況でしか使用しないにも拘らず、通常の保守管理は必要となり、メンテナンスコストが上昇するという課題が生じる。 On the other hand, it is possible to consider modifying the power distribution unit of the existing crane device in advance. However, in order to make such a modification, it is necessary to suspend the existing crane device during the modification, which reduces the operating efficiency of the cargo handling facility. For example, in a facility that handles cargo on a container ship, the crane device may operate day and night, and it is not desirable to suspend the crane device for a long time. In addition, if a circuit that is not normally used is installed in the power distribution section of the crane device, normal maintenance is required and maintenance costs increase, even though it is used only in rare situations such as when power cannot be supplied. Occurs.
本発明は、クレーン装置の給電が不能となった場合に、速やかにクレーン装置に非常用の電力を供給できるクレーンシステム及び非常時電力供給方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a crane system and an emergency power supply method capable of promptly supplying emergency power to a crane device when power supply to the crane device becomes impossible.
本発明に係るクレーンシステムは、
エンジン発電機と、
前記エンジン発電機の電力を交流電力に変換するインバータと、
コンテナクレーンと接続可能であり前記インバータが変換した電力を出力する接続部と、
前記接続部から前記インバータに戻される電力を吸収する回生抵抗と、
を有する非常電源装置と、
ブーム部と、
前記ブーム部を起伏させる起伏装置と、
レールに沿って走行する走行装置と、
巻き上げモータを有する巻き上げ装置と、
前記エンジン発電機から送られた電力を前記巻き上げモータに供給し、前記巻き上げモータの制動時に生じる回生電力を前記非常電源装置に戻す電気設備と、
を有する前記コンテナクレーンと、
を備える構成とした。
The crane system according to the present invention is
With an engine generator
An inverter that converts the power of the engine generator into AC power,
A connection part that can be connected to a container crane and outputs the power converted by the inverter,
A regenerative resistor that absorbs the power returned from the connection to the inverter,
With an emergency power supply ,
Boom part and
An undulating device that undulates the boom portion and
A traveling device that travels along the rails and
A hoisting device with a hoisting motor and
An electric facility that supplies the electric power sent from the engine generator to the hoisting motor and returns the regenerative power generated during braking of the hoisting motor to the emergency power supply device.
With the container crane,
It was configured to be equipped with.
本発明に係る非常時電力供給方法は、
上記のクレーンシステムにおいて前記非常電源装置から前記コンテナクレーンへ電力を供給する方法とした。
The emergency power supply method according to the present invention is
In the above crane system, the method of supplying electric power from the emergency power supply device to the container crane is adopted.
本発明によれば、クレーン装置の給電が不能となった場合に、速やかにクレーン装置に非常用の電力を供給できるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that emergency power can be promptly supplied to the crane device when the power supply to the crane device becomes impossible.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態のクレーン用非常電源装置を示すブロック図である。図2は、実施形態のクレーン用非常電源装置を示す外観図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing an emergency power supply device for a crane according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external view showing an emergency power supply device for a crane according to an embodiment.
本実施形態のクレーン用非常電源装置1は、港湾で荷役を行うクレーン装置100(図4)に、非常用の電力を供給可能な装置である。クレーン用非常電源装置1は、エンジン発電機10と、電力の変換及び伝送を行う電気室20と、これらが搭載された可搬性を有する台(以下、可搬台と言う)40(図2)とを有する。
The crane emergency
エンジン発電機10は、例えばディーゼルエンジン発電機であり、燃料を内燃機関で燃焼させて得た動力から交流電力を発生させる。
The
電気室20は、第1の伝送系統として、高調波抑制回路としての高調波フィルタ21、インバータ22、正弦波フィルタ23、回生ユニット24、回生抵抗25及び断続器26を備える。第1の伝送系統は、主にクレーン装置100のモータを駆動する電力を伝送する。第1の伝送系統の出力段(例えば断続器26の後段)には、クレーン装置100のモータ系電力ケーブルと接続可能な接続部としてのコネクタ31が設けられている。
The
高調波フィルタ21は、エンジン発電機10とインバータ22との間に設けられ、これらの間で伝送される高調波を抑制する。高調波を抑制することで、インバータ22のスイッチング制御により発生する高調波がエンジン発電機10に混入することが抑制され、エンジン発電機10の交流電流及び交流電圧を安定させることができる。これにより、高調波逆相電流を抑制し、エンジン発電機10の容量増大を抑制できる。高調波フィルタ21は、例えば、一つの電力線に直列に接続されるインダクタL1、L2と、これらの接続点と別の電力線との間に直列に接続されるインダクタL3及び容量C1、C2等を含んで構成される。
The
インバータ22は、エンジン発電機10の交流出力を所定周波数の交流電力へ変換する。また、インバータ22は、出力側から回生電力が入力された場合に、この電力を回生ユニット24側へ送る機能を有する。
The
正弦波フィルタ23は、インバータ22の矩形波状の出力電圧を正弦波状に変換する。クレーン装置100では、モータをインバータのPWM(Pulse Width Modulation)制御で駆動するため、電力供給側の電圧が矩形波状であると、正常なPWM制御に支障か生じる。しかし、正弦波フィルタ23を介して電力を供給することで、クレーン装置100側のPWM制御を正常に遂行することができる。正弦波フィルタ23は、例えば1つの電力線に設けられるインダクタンスLS1と、複数の電力線間に設けられる容量C1等を含んで構成される。
The
回生ユニット24は、インバータ22から送られる回生電力を回生抵抗25で消費可能な電流波形に変換する。
The regenerative unit 24 converts the regenerative power sent from the
回生抵抗25は、回生電力を動力又は熱に変換して消費する。 The regenerative resistor 25 converts the regenerative power into power or heat and consumes it.
断続器26は、例えば正弦波フィルタ23の後段に設けられ、第1の伝送系統の出力の断続を切り替える。
The
電気室20は、更に、第2の伝送系統として、断続器28及び変圧器29を備える。第2の伝送系統は、大きな回生電力が生じないクレーン装置100の補機(ブレーキ、照明等)を駆動する電力を伝送する。第2の伝送系統の出力段には、クレーン装置100の補機用の電力ケーブルと接続可能な接続部としてのコネクタ32が設けられている。
The
断続器28は、第2の伝送系統の出力の断続を切り替える。
The
変圧器29は、エンジン発電機10が出力する交流電圧を補機用の大きさの交流電圧に変換する。
The
可搬台40は、床部41と長手方向両端の側壁部42とを有し、上部と短手方向の側部とが解放された台であり、床部41及び側壁部42はコンテナの対応する部位と同等の寸法を有する。また、側壁部42の上部には、吊り具をかけるコンテナと同様の被吊り部が設けられている。このような可搬台40によれば、荷役施設において、クレーン装置100あるいはトップリフター(コンテナ搬送専用のフォークリフト)を利用して容易にクレーン用非常電源装置1の配置場所を変更することができる。
The portable table 40 has a
図3は、実施形態のクレーン用非常電源装置の変形例を示す外観図である。 FIG. 3 is an external view showing a modified example of the emergency power supply device for a crane according to the embodiment.
なお、クレーン用非常電源装置1には、可搬台40の代わりに、図3に示すように、車輪45が設けられた被牽引台車40Aが適用されてもよい。このような構成によれば、荷役施設において、牽引車を用いてクレーン用非常電源装置1の配置場所を容易に変更することができる。
As shown in FIG. 3, a towed
<クレーンシステム>
図4は、実施形態のクレーン装置を示す斜視図である。図5は、実施形態のクレーン装置の電気設備を示すブロック図である。
<Crane system>
FIG. 4 is a perspective view showing the crane device of the embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing the electrical equipment of the crane device of the embodiment.
本発明に係る実施形態のクレーンシステムは、上述したクレーン用非常電源装置1と、図4に示されるようなクレーン装置100と、を備える。
The crane system of the embodiment according to the present invention includes the above-mentioned emergency
クレーン装置100は、例えばコンテナクレーン(ガントリークレーンとも言う)であり、運転室110、ブーム部112、機械室114、吊り具装置(スプレッダー)116、レールに沿って走行する走行装置118を備える。
The
機械室114は、巻き上げモータを有する巻き上げ装置、吊り具装置116を水平方向に移動させる横行装置、ブーム部112を起伏させる起伏装置、運転室110を移動させる移動装置、これらの各電気部品の制御及び電力供給を行う電気設備200を収容する。
The
クレーン装置100の電気設備200は、図5に示すように、系統電源から電力を入力して配電する配電部210と、開閉器を有し配電部210からモータ制御部215側に電流を引き込む第1引込部212とを備える。さらに、電気設備200は、開閉器を有し配電部210から補機制御部224側に電流を引き込む第2引込部222を備える。また、電気設備200は、クレーン用非常電源装置1に接続可能な電力ケーブル231、232と、電力ケーブル231、232と第1及び第2引込部212、222との各接続を切り替える断続装置233とを備える。電力ケーブル231、232は、プラグP1、P2を介してコネクタ31、32に接続可能である。電力ケーブル231、232及びプラグP1、P2は、本発明に係る電力入力部の一例に相当する。
As shown in FIG. 5, the
配電部210は、系統電源の交流電圧をモータ駆動用の高い交流電圧に変換する変圧器210aと、系統電源の交流電圧を補機用の低い交流電圧に変換する変圧器210bとを備える。これらを介して、配電部210は、系統電源から供給される電力をモータ制御部215側と補機制御部224側とに分配する。
The
第1引込部212の後段には、突入電流を緩衝するACリアクトル部214と、各系統のモータMを制御するモータ制御部215とが設けられる。モータ制御部215は、コモンコンバータ215A及び複数のインバータ215Bを備え、複数のインバータ215Bから複数系統のモータMにそれぞれ駆動電流が出力される。コモンコンバータ215Aは、複数のインバータ215Bで同時に力行動作と回生動作とが生じた場合に、複数のインバータ215B間で電力を受け渡して力行電力と回生電力とが相殺されるように電力変換を行う。また、コモンコンバータ215Aは、入力側と複数のインバータ215Bとの間で相殺されない電力の供給又は回生電力の伝送を行うように電力変換を行う。複数のインバータ215Bは、運転室110からの各モータMの駆動要求に基づいて、例えばPWM制御を用いて各モータMへ駆動電流を出力する。複数系統のモータMには、巻き上げ装置を駆動する複数の巻き上げモータ、横行装置を駆動する複数の横行モータ、運転室110の移動モータ、及び、走行装置118の複数の走行モータが含まれる。
An
第2引込部222の後段には、各種の補機F1、F2を制御する補機制御部224が設けられる。補機制御部224は、複数の開閉器を有し、運転室110からの指令に基づいて開閉器の開閉を切り替えることで、補機F1、F2の駆動を制御する。補機F1、F2には、走行装置118の走行を制動するディスクブレーキ(DB)及びブレーキユニット(BU)、各装置を制動するブレーキ(TH)などが含まれる。
An auxiliary
<通常給電時の動作>
系統電源からの給電が有る通常給電時、電気設備200が起動されて第1引込部212、第2引込部222の断続器が閉じられると、モータ制御部215にACリアクトル部214を介して所要の交流電力が供給される。また、補機制御部224に低電圧の交流電力が供給される。モータ制御部215では、運転室110からの指令に応じて複数のインバータ215Bが動作して、各モータMから要求されたトルクが出力される。また、補機制御部224では、運転室110からの指令に応じて開閉器が切り替えられて要求された補機F1、F2が駆動される。
<Operation during normal power supply>
When the
各モータMの制動時には比較的に大きな回生電力がインバータ215Bに戻され、この回生電力を別のインバータ215Bの力行で消費できない場合には、コモンコンバータ215Aから配電部210側へ回生電力が戻される。この回生電力は電力線を介して系統電源に吸収される。
When braking each motor M, a relatively large regenerative power is returned to the
<非常時の電力供給方法>
系統電源から電力の供給が不能となった場合、作業員は、先ず、クレーン用非常電源装置1をクレーン装置100の近傍まで搬送する。次に、作業員は、クレーン装置100の第1引込部212及び第2引込部222の断続器を切断し、電力ケーブル231、232をクレーン用非常電源装置1のコネクタ31、32に接続し、断続装置233を閉とする。そして、作業員は、クレーン用非常電源装置1を始動させる。
<Emergency power supply method>
When the power supply from the grid power supply becomes impossible, the worker first transports the crane emergency
これにより、エンジン発電機10が駆動して発電を開始する。エンジン発電機10が発電した電力は、第1の伝送系統において、高調波フィルタ21、インバータ22及び正弦波フィルタ23を介して、第1引込部212からクレーン装置100の電気設備200へ伝送される。第1引込部212から入力された電力は、モータ制御部215へ送られて各モータMを駆動するのに使用される。
As a result, the
図6は、クレーン用非常電源装置の(A)エンジン発電機、(B)高調波フィルタ、(C)インバータ及び(D)正弦波フィルタの各出力の電圧及び電流を示す波形図である。 FIG. 6 is a waveform diagram showing the voltage and current of each output of (A) engine generator, (B) harmonic filter, (C) inverter and (D) sine wave filter of the emergency power supply device for cranes.
第1の伝送系統においては、エンジン発電機10とインバータ22との間に高調波フィルタ21があることで、高調波が抑制され、図6(A)に示すように、エンジン発電機10の出力波形が安定する。これにより、高調波逆相電流を抑制し、エンジン発電機10の容量増大を抑制できる。
In the first transmission system, the harmonics are suppressed by the presence of the
また、第1の伝送系統においては、回生電力を回生抵抗25側に振り分けるためにインバータ22を設けている。一方、インバータ22の出力電圧は、図6(C)に示すように矩形波状となり、このままではクレーン装置100のモータ制御部215が正常に動作しない。しかし、インバータ22の後段に正弦波フィルタ23を設けることで、クレーン装置100へ出力される交流電圧が正弦波状となり(図6(D)を参照)、クレーン装置100のモータ制御部215において正常なPWM制御を実現できる。
Further, in the first transmission system, an
各モータMの制動時、比較的に大きな回生電力がクレーン用非常電源装置1に戻されたときには、インバータ22が回生電力を回生ユニット24へ送り、回生抵抗25で回生電力を消費する。これにより、エンジン発電機10へ回生電力が入力されてしまうことが回避される。
When relatively large regenerative power is returned to the emergency
クレーン用非常電源装置1の第2の伝送系統においては、エンジン発電機10が発電した電力が、変圧器29により変圧されて、第2引込部213からクレーン装置100の電気設備200へ出力される。第2引込部213から入力された電力は、補機制御部224へ送られて補機F1、F2を駆動するのに使用される。
In the second transmission system of the emergency
クレーン装置100の運転員は、クレーン用非常電源装置1からの電力供給により、通常と同様にクレーン装置100を運転することができ、これにより吊り具又は吊荷を退避させるといった退避動作を遂行できる。
The operator of the
系統電源から電力の供給が不能となった複数のクレーン装置100が港湾施設に有る場合、作業員は、トップリフターなどを用いて、順に、1台のクレーン用非常電源装置1を各クレーン装置100の近傍に搬送する。そして、順次、クレーン用非常電源装置1から各クレーン装置100に電力供給を行って退避動作を行わせる。これにより、1台のクレーン用非常電源装置1により、複数のクレーン装置100の退避動作を遂行することができる。
When there are a plurality of
以上のように、本実施形態のクレーン用非常電源装置1は、エンジン発電機10、インバータ22及び回生抵抗25を備えている。したがって、系統電源から電力供給を受けて動作するクレーン装置100に対して、大きな改造を加えることなく、クレーン用非常電源装置1から電力を供給してクレーン装置100を動作させることができる。詳細には、一般的なエンジン発電機のみで、クレーン装置100に電力を供給する場合、クレーン装置100に回生電力を吸収する回生抵抗と、回生電力が生じたときにこの電力を回生抵抗へ送る切替器とを増設する必要がある。この場合、改造に長い時間を費やし、また、これらの保守を行うためのコストも増加する。しかし、本実施形態のクレーン用非常電源装置1は、クレーン装置100から戻される回生電力を消費して吸収することができる。したがって、クレーン装置100の電気設備200に、クレーン用非常電源装置1から電力を入力する構成のみを設ければ済み、増設のために長い休止期間は生じない。
As described above, the emergency
また、実施形態のクレーン用非常電源装置1によれば、インバータ22とエンジン発電機10との間に高調波フィルタ21が設けられている。これにより、インバータ22で出力に応じたスイッチング制御が行われても、エンジン発電機10の出力電圧及び出力電流の波形を安定させることができる。したがって、エンジン発電機10の電流容量に対してクレーン用非常電源装置1の出力定格を大きく設定することができる。
Further, according to the emergency
また、実施形態のクレーン用非常電源装置1によれば、インバータ22の後段に正弦波フィルタ23が設けられている。これにより、クレーン装置100に出力される電圧波形が正弦波状となって、クレーン装置100のモータMを駆動するインバータ215BのPWM制御を正常に遂行することができる。
Further, according to the emergency
また、実施形態のクレーン用非常電源装置1によれば、可搬台40あるいは被牽引台車40Aに各構成要素が搭載されている。したがって、荷役施設に通常備わる搬送手段(トップリフター又は牽引車等)によってクレーン用非常電源装置1を容易に搬送できる。これにより、系統電源の喪失時、クレーン用非常電源装置1を容易にクレーン装置100の近傍まで搬送し、クレーン装置100に非常時の電力供給行うことができる。
Further, according to the emergency
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明の上記実施形態に限られない。例えば、非常用の電力を供給するクレーン装置100としては、コンテナクレーン又はジブクレーンに限られず、種々のクレーン装置が適用可能である。また、上記実施形態では、クレーン用非常電源装置1がインバータ22を介さずに補機用の電力を供給する第2の伝送系統を含む構成を示したが、この第2の伝送系統は省略されてもよい。この場合、補機用の電力を入力する電力入力部として、クレーン装置100の変圧器210bよりも上流に、クレーン用非常電源装置と接続可能な電力線の一端を接続すればよい。そして、ここから第1の伝送系統の電力を入力し、補機の電力を供給すればよい。その他、高調波フィルタの具体的な回路構成、正弦波フィルタの具体的な回路構成など、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
The embodiment of the present invention has been described above. However, it is not limited to the above embodiment of the present invention. For example, the
1 クレーン用非常電源装置
10 エンジン発電機
20 電気室
21 高調波フィルタ(高調波抑制回路)
22 インバータ
23 正弦波フィルタ
24 回生ユニット
25 回生抵抗
31、32 コネクタ(接続部)
40 可搬台(台)
42 側壁部
40A 被牽引台車
45 車輪
100 クレーン装置
200 電気設備
210 配電部
212 第1引込部
214 ACリアクトル部
215 モータ制御部
215A コモンコンバータ
215B インバータ
M モータ
222 第2引込部
224 補機制御部
F1、F2 補機
233 断続装置
231、232 電力ケーブル(電力入力部)
P1、P2 プラグ(電力入力部)
1 Emergency power supply for
22
40 Portable stand (stand)
42
P1, P2 plug (power input section)
Claims (7)
前記エンジン発電機の電力を交流電力に変換するインバータと、
コンテナクレーンと接続可能であり前記インバータが変換した電力を出力する接続部と、
前記接続部から前記インバータに戻される電力を吸収する回生抵抗と、
を有する非常電源装置と、
ブーム部と、
前記ブーム部を起伏させる起伏装置と、
レールに沿って走行する走行装置と、
巻き上げモータを有する巻き上げ装置と、
前記エンジン発電機から送られた電力を前記巻き上げモータに供給し、前記巻き上げモータの制動時に生じる回生電力を前記非常電源装置に戻す電気設備と、
を有する前記コンテナクレーンと、
を備えるクレーンシステム。 With an engine generator
An inverter that converts the power of the engine generator into AC power,
A connection part that can be connected to a container crane and outputs the power converted by the inverter,
A regenerative resistor that absorbs the power returned from the connection to the inverter,
With an emergency power supply ,
Boom part and
An undulating device that undulates the boom portion and
A traveling device that travels along the rails and
A hoisting device with a hoisting motor and
An electric facility that supplies the electric power sent from the engine generator to the hoisting motor and returns the regenerative power generated during braking of the hoisting motor to the emergency power supply device.
With the container crane,
Crane system equipped with .
請求項1記載のクレーンシステム。 A harmonic suppression circuit is further provided between the inverter and the engine generator.
The crane system according to claim 1.
請求項1又は請求項2記載のクレーンシステム。 A sine wave filter is further provided between the inverter and the connection portion.
The crane system according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のクレーンシステム。 The components from the engine generator to the connection portion and the regenerative resistance are mounted on a portable table.
The crane system according to any one of claims 1 to 3.
請求項4記載のクレーンシステム。 Wheels for moving the platform are provided,
The crane system according to claim 4.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のクレーンシステム。 The container crane does not include a regenerative resistor that absorbs the regenerative power.
The crane system according to any one of claims 1 to 5 .
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