HORNER OCS在RTG混合動力改造中的應用

一.  系統介紹

輪胎式集裝箱龍門起重機(簡稱RTG)是集裝箱堆場裝卸作業的關鍵裝備。盡管其靈活的裝卸特性深受用戶歡迎,但大量的燃油消耗和下降過程中的能量浪費一直成為這種設備的瑕疵。

隨著混合動力汽車技術的發展,基于混合動力技術的RTG節能系統出現并發展了起來。該系統充分考慮RTG靈活移動的工作特性和集裝箱升降過程中位能的轉換,在RTG上加裝了蓄電池和蓄電池充放電控制系統,與柴油發動機系統配合使用。在RTG運行過程中,通過下降時貯存貨物釋放出的位能,上升時快速以儲存的能量補償到控制系統來提升貨物,從而降低柴油機的油耗;同時,由于蓄電池可以提供能量,從而可以大幅度減少原來機上配備的柴油發動機容量,不僅可以節能,還能節約柴油機的維護成本。

二.   工作原理

在通常的RTG電氣系統中,起升機構的功率大(約200KW)、能量需求最大,占總需求容量的65%。上升時由發電機組系統吸收提升集裝箱的全部能量,當起升機構下降時,采用能耗電阻把集裝箱位能轉換的能量消耗到電阻上。由此造成能源浪費、污染環境。采用混合動力系統方案后:

1.采用蓄電池系統把下降過程中的能量進行存儲,在上升過程中儲存在蓄電池中的能量作為補充,與發電機組配合,共同 為起升電動機提供能量。由于蓄電池儲存的能量可以提供大部分能量需求,混合動力的發電機組僅需要提供少量的能量 就可以達到提升貨物的總能量需求。通?梢韵拗瓢l電機組的能量輸出或更換小發電機組。

2.針對處于待機狀態時間很長,充分降低待機狀態的能量消耗是混合動力系統的部分。因此,在混合動力系統中,為了提高節能效率,通常選用小容量的發電機組以降低待機油耗。同時發電機組可以根據蓄電池儲備的電量狀態對其進行能量補充,使蓄電池的能量始終處于就緒狀態,以備后續操作使用。

 

如上圖所示,當起升機構吊著貨物上升時,柴油發動機和蓄電池一起向起升電機提供電能將貨物提起(由紅色箭頭表示;當起升機構吊著貨物下降時,位能轉變為電能,起升電機通過充、放電控制系統將重物下降的能量儲存到蓄電池中(由藍色箭頭表示〉。由于蓄電池的儲能作用,重物下降過程中的巨大勢能全部由蓄電池儲存,為下一個循環的上升提供能量。

三.  系統構成

混合動力系統新增的元件主要包括:升壓控制器,充、放電控制器,蓄電池,蓄電池管理系統和HORNER OCS控制器等。

1.    升壓控制器:提升直流母線電壓,同時可以限制發動機的輸出功率

2.    充電、放電控制器:控制蓄電池的充電和放電過程

3.    蓄電池:選用具有高放電功率的儲能電池,

4.    蓄電池管理系統(BMS):監視蓄電池儲存的電量(SOC),每個串聯單體電池的電壓,蓄電池溫度和自動均衡蓄電池能量。

         

 

5.    HORNER OCS控制器:

(1)   通過CAN總線和BMS控制器通信,監控電池狀態;

(2)   通過CAN,485或者以太網和沖、放電控制器通信,控制其工作;

(3)   通過485,以太網或Profibus等現場總線和主PLC通信,進行系統的解鎖和連鎖;

(4)   進行數據,操作和故障的本地顯示和記錄。

 

四.系統特點

1.減少現有柴油發動機約2/3的功率,原480KW發電機組降低為160KW,采購柴油發電機組的成本降低了70%;

2.減小制動單元和制動電阻系統的容量,電阻系統不再是常工作部件,僅僅是安全保護裝置;

3.減小發電機組輸出到RTG控制系統的電纜截面積;

4.采用恒定直流母線電壓技術,提高了RTG控制系統運行的穩定性;

5.減少發動機噪音污染和廢氣排放;

6.保持了靈活轉場作業的特性;

7. 大幅度降低油耗。

同常見的RTG節能方式進行比較,本系統特點如下:

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