[发明专利]轮胎式集装箱龙门起重机供电方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及港口起重设备，更具体地说，涉及一种轮胎式集装箱龙门起重机供电方法及系统。 

背景技术

轮胎式集装箱龙门起重机(简称轮胎吊)是目前世界上集装箱码头主要的堆码机械，目前全球总配备量超过6500台，占各类堆码机械总量的90％以上。我国的配备量超过2000台。轮胎式集装箱龙门起重机是通过其机上配置的柴油发电机组燃烧柴油来获取工作动力。 

如图1所示，传统的轮胎式集装箱龙门起重机的供电方案是柴油发电机组101发出的电通过断路器102、103、104将电供给所述起重机，一部分电通过变压器105给轮胎式集装箱龙门起重机的其他辅助设备106供电，发出的电的另外一部分通过逆变器107和相应的变频器传输给所述轮胎式集装箱龙门起重机的工作电机，具体的是起升变频器108为起升电机181供电，起重机的小车变频器109以及大车变频器110、111为相应的电机供电，当轮胎式集装箱龙门起重机的吊具下降时可使起升电机181产生电能，但是这部分再生电能没有得到有效的利用，而被相关设备的电阻转换为热能而消耗掉(比如被制动单元112和制动电阻113消耗)。由于工作性质和动力配置上的原因，传统的轮胎式集装箱龙门起重机的供电方案的燃油利用率仅为8％---13％，它存在噪声大、废气排放量大、维修费用及运行成本都很高的缺点。 

针对轮胎式集装箱龙门起重机油耗高的问题，目前市场上出现了一些节油技术方案。如：超级电容储能、飞轮储能以及按功率需求调节柴油机转速等。据报道，这些方案的节油效果在20％---40％之间。 

如图2所示，柴油发电机组201发出的交流电经逆变器202处理，并 经变频器203为电机204供电，增加一个超级电容205直接并联在直流母排上。这种供电方案可以将能耗下降11～13％以上。但是，这种供电方案配置的柴油发电机组跟传统轮胎式集装箱龙门起重机机的柴油发电机组一样大(440-480KW)，由于直流母排电压的上限和下限是有要求的，因此超级电容可以利用的充放电容量范围受到很大的限制。 

再如图3所示，柴油发电机组301为280KW，超级电容305通过DC/DC变换器306并联到直流母排上。 

上述两种供电方案均是以柴油发电机组为主，只是把超级电容作为能量回收和辅助动力装置。 

后来，市场上也出现了轮胎式集装箱龙门起重机变烧油为使用地面电网交流电上机的“油改电”方案。据报道，轮胎式集装箱龙门起重机“油改电”方案的节能效果搞得好的也是在40％左右，但“油改电”又带来了初始投资大、转场作业费时费力，牺牲了轮胎式集装箱龙门起重机本来具备的机动、灵活的特点。 

经过分析，导致轮胎式集装箱龙门起重机燃油消耗大的主要原因有： 

1、柴油机功率配置过大 

为了满足轮胎式集装箱龙门起重机在起升和小车两个机构都以最大负荷、额定速度和额定加速度运行时的峰值功率需要，厂家一般都选择440---480KW大功率柴油发电机组，而轮胎式集装箱龙门起重机通常作业时的持续功率仅80KW左右。 

2、柴油机低负荷时间比例过高 

据统计：柴油机负荷低于25％的运转时间达85％以上，在此期间柴油机仍然以全速运行，大量的储备功率导致燃油浪费严重。 

3、空载等候时间过长 

由于码头作业性质决定，空载等候时间一般为50％---65％。但由于通讯、照明、空调机的需要，柴油机仍需要全速运行，空烧柴油。 

4、重物下降和机构减速过程产生的电能没有得到利用 

重物下降和机构减速过程中产生的再生电能被制动电阻白白消耗掉了，无法得到回收利用。 

发明内容

针对目前的轮胎式集装箱龙门起重机存在的油耗高、污染重及其结构复杂等缺陷，本发明的目的是提供一种轮胎式集装箱龙门起重机供电方法及系统，该系统和方法不仅可以大幅度减小轮胎式集装箱龙门起重机的油耗，提高燃油的利用率，达到节能减排目的，而且可以保证轮胎式集装箱龙门起重机的机动灵活性。 

为此，本发明的轮胎式集装箱龙门起重机供电方法，其包括如下步骤： 

a、柴油发电机组平时进行小功率发电； 

b、将生成的电能经AC/DC转换后给蓄能单元充电； 

c、将储存起来的电能经DC/DC转换短时供给轮胎式集装箱龙门起重机各大功率运行机构。