电动RTG的开发与应用
基于锂电池的混合动力RTG

基于锂电池的混合动力RTG中交第二航务工程勘察设计院有限公司陈光1混合动力的兴起随着全球燃油价格飞涨以及对环保减排要求的不断提高,对柴油驱动的RTG 进行改造已势在必行。
电力驱动的ERTG 技术的发展解决了设备在节能和环保方面的问题,但仍存在转场费时、滑触线等电网设备受环境影响较大等缺点。
另外,在费用方面,除了起重机设备改造的直接费用外,还需要花巨资改造或新建电网。
混合动力技术的出现为传统RTG 的改造提供了一种新的选择。
特别是对于有些已建成使用的港口,在已无法布置新的电站和电网的情况下,应用混合动力技术只需对设备本身进行改造,就可达到节能减排的目的,而且最大程度地保留了RTG 转场灵活的优点[1]。
2混合动力RTG 的工作原理2.1系统基本原理混合动力技术就是在柴油发电机的基础上增加1套电气控制系统,将集装箱在下降过程中产生的势能转化为再生电能储存起来,用作下一个循环的工作动力,系统结构见图1。
改造后的小型发电机组安装在门腿下方,充电放电控制器和能量储蓄单元置于电气房内。
图1系统结构在传统的柴油驱动系统中,柴油机的功率由所需要的电流峰值决定。
而在实际工作中,电流的峰值仅出现在起升加速时,其他时间里柴油机均以较稳定的功率输出,造成了很大的浪费。
作为混合动力系统的核心,充电放电控制器控制着能量储蓄单元的充电和放电。
它可以根据起升电机所需要的能量,自动调节能量储蓄单元的输出功率,柴油发电机组只需负担一小部分负载电流,其余不足的部分由储蓄的电流负担。
所以即使处于最大负载时,发电机组的输出功率仍可保持一定,这样就可以大幅减小柴油机的功率。
2.2能量储蓄单元的选择目前用于混合动力RTG 能量储蓄单元的,主要有超级电容和锂电池2种。
超级电容在能量储存过程中基本不产生化学反应,因此具有寿命长、充放电时间短等优点。
但作为RTG 的能量储蓄单元,超级电容也有较大的弱点,如能量密度低,单位容积的电量存储有限。
另外,超级电容的放电电流不太稳定,作为动力电源难以控制[2]。
锂电池组储能的混合动力RTG系统设计

锂电池组储能的混合动力RTG系统设计作者:常奇王玥牛王强来源:《现代电子技术》2014年第17期摘要:锂电池组与柴油机构成的混合动力起重机系统是港口节能减排的一项重要技术。
针对起重机再生制动能量的回收,设计了双向DC⁃DC变换器来实现锂电池组储能系统的两种工作模式(再生制动模式和锂电池组放电模式);对双向DC⁃DC变流器升压工作方式设计了双闭环控制器,降压工作方式设计了电流环和电压环两种控制器,并进行了对比,从而实现了对锂电池组储能系统充、放电过程和不同运行模式间切换过程的控制。
运用PLECS搭建了系统仿真模型,仿真结果表明,在制动能量回收过程中,采用电压环控制器可以实现较高效率的制动能量回收。
关键词:混合动力轮胎式起重机;锂电池组;双向DC⁃DC变换器;再生能源存储;PLECS中图分类号: TN911.7⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2014)17⁃0132⁃05Abstract: The hybrid power system of rubber tyred gantry crane (RTGC), which consists of a lithium battery pack and a diesel engine, is important for energy conservation and emission reduction in the port. To solve the problem of energy storage in the backing mode of RTGC, a bidirectional DC⁃DC converter was designed to achieve two operating modes (regenerative braking mode and lithium battery pack discharge mode) of lithium battery pack storage device. A double closed⁃loop controller was designed for the boost operating mode of bidirectional DC⁃DC converter. Two controllers with a current loop and voltage loop was designed for the buck operating mode of the bidirectional DC⁃DC converter. With the controllers, the control of lithium battery pack storage system was realized in the charging, discharging and switching process of the different modes. The PLECS is used to build a simulation model of the system. The simulation results show that the voltage loop controller can efficiently implement the braking energy recovery in the braking process.Keywords: hybrid power RTGC; lithium battery pack; bidirectional DC⁃DC converter;regenerative energy storage; PLECS0 引言轮胎式集装箱起重机(RTG)是从20世纪70年代初逐渐发展起来的一种集装箱堆场作业的专用装卸设备。
集装箱港口RTG轮胎吊油改电及应用

车控制 箱把 集 电器 从滑 触线上 采集 的 电能通过 开关 及 控制元件传送到轮胎 吊上 , 轮胎 吊拖 动集 电器 小车
控 制箱沿滑触线前后移动 . 在 整 个 箱 区 内 的装 卸 工 作 完 全 由市 电供 电完 成 。在 作 业 结 束 或 需 要 转 场 时 . 再 由操 作 人 员 关 闭 市 电 开 关 . 拔 掉插头 . 转 换 为 柴 油 机
的噪音很大 , 碳排放量高 。 是 空气污染的主要元凶。因 此. 尽快实行油 改电改造成为新 时期港 口企业 走 出困
境, 提 高 国际 竞 争 力 的 重 要 手 段 。
式。 在两个相邻 的箱区之间 的通道 上每隔一段距 离设
置一 根金属 立柱 . 上面 架设 刚性滑触 线 . 滑 触 线 高 度 绝缘 . 通 过 在 上 面 滑 动 的 装 有 碳 刷 的 集 电器 取 电 根
大提 高港 口装 卸货 物 的效 率 。 降低运 营成本 . 并 且解 决 了港 口的污染 与噪音问题 . 得 到了广泛 的推 广和应
用。
上 电箱 ( 又称 地 面柜 ) , 用 于给 滑触线供 电 , 上 电箱 的 开关也 由手 动控制 当轮胎 吊进入到箱 区前 . R T G仍 由柴油机供 电 .在 R T G驾驶室 内装有市 电/ 柴油机供
作 者简 介 : 归 菊( 1 9 6 9 一 ) , 工程师, 研 究 方 向 为 工 业 及 光 伏
配 电、 电 气 自动 化 。
供电, 实现转场 和到其他箱 区继续工作
这 种 手 动 插 拔 安 装 比 较 简 单 ,改 造 投 入 较 低 . 但
收 稿 日期 : 2 0 1 5 . 0 1 . 2 6
1港 口油改 电种类及实施方法 的优缺点
混合动力RTG节能技术

“” T 形专 用 吊具最 简单 的制作 方 法 是 采 用两 片 成型 的厚钢 板叠 焊 而 成 , 利 用 厚 钢板 与 圆钢 对 接 或 堆 焊成 形 ( 见图 4 。两者 的使 用效 果都 很 不错 。在 ) 对 沉块 、 卸荷 板 的施工 中 , T 形 吊具 与 压制 钢 丝 绳 “” 索具 的一端用 卸 扣连 接 , 索具 的 另一 端 直 接 挂 在 吊 钩上 。在施工 时 , 重船 定 位后 , 工 人 员 把 “ ” 起 施 T 形 吊具 拉 到预制 吊孔 盒 内 , 旋 转 9 。 剩 下 的 事 由起 再 0,
具 的规格 尺 寸与 吊孔 盒 的尺 寸 进 行 核对 , 验证 是 否 可转 动 , 果不 能 转 动 , 须 对 吊具进 行 改 进 , 不 如 则 但
图 1 混 合 动 力 RT 的 工 作 原 理 G
重 船来 做 。 当沉 块 、 卸荷 板安 装 到位后 , 由施工 人 再 员 把 “ ” 吊具转 回 9 。起 重船 起升 吊钩 就完 成 了 T 形 0, 吊装 的整个 过程 。当 然 如 果沉 块 、 荷板 安 装 在 水 卸 下 较深处 时 , 需 在 “ ” 吊具 上 方 加 上 一 把 旋 转 则 T 形
等气 体 的排 放显 著减 少 。 () 4 改善作 业 环 境 。 由于 发 动 机 容 量 降低 , 发
( ) 高燃油 利用 率 。 由于再 生 能量 得 到 回收 2提
利用 , 大程度 上减少 了能源 的浪 费 , 油利用 率明 很 燃
显提 高 。
() 3 减少 污 染 物 排 放 。 由 于 燃 油 利 用率 提 高 ,
单位 作业量 燃 油消耗 量 下 降 , 氧 化物 和 二氧 化 碳 氮
柴油电机组 变流 器 起升 、 大车 、 小车变频器
锂电池在轮胎式集装箱起重机(RTG)上应用

锂电池在轮胎式集装箱起重机(RTG)上的应用上海振华(集团)股份有限公司上海市200125摘要:随着全球集装箱运输业的快速发展,集装箱机械也得到了前所未有的跨越式发展。
对于,轮胎式集装箱起重机因通常使用柴油机驱动。
其能耗高、噪音大、废气污染大,严重影响当地环境。
本文介绍了新型锂电池在我集团轮胎式集装箱起重机上的应用现状。
关键词:锂电池;轮胎式集装箱起重机;节能;环保abstract: with the development of global shipping of containers, the container machines also get the great growing. for the power of rtg usually use diesel engine. the high energy consumption, noise, air pollution, the serious influence the local environment. this article introduces the status of the new type of lithium battery use on rtg, that on our company.keywords:lithium battery ;rubber tyre gantry container cranes; energy saving; environmental protection 随着集装箱运输业的快速发展,集装箱堆场用的轮胎式龙门集装箱起重机(rtg)使用量剧增。
由于经常转场的需要,无一例外的使用柴油发电机组为动力源。
这种rtg存在燃油高消耗,对环境造成严重污染问题。
如何在保持rtg原有的机动性和使用特点的前提下,实现节能rtg,绿色rtg,正是我们锂电池供电轮胎吊能解决的问题。
该锂电池供电rtg不仅保留了常规轮rtg的机动性和原有使用特点,而且其节能效果远远大于目前市场上其他的一些采用储能设备的节能rtg。
混合动力RTG改造方案介绍

~
能量转换
Page 3
负载
RTG混合动力改造的原理(2)
改造后的柴油机发电机组介绍
经过实际使用功率进行计算,选择合适的柴油机容量。 经过实际使用功率进行计算,选择合适的柴油机容量。 更换后的柴油机可在怠速和高速间可平滑调速,当负载需求小时, 更换后的柴油机可在怠速和高速间可平滑调速,当负载需求小时,柴油机工 作在怠速状态下可满足负载需求。 作在怠速状态下可满足负载需求。 通过控制系统实施调整柴油机的油门量,系统反应相应快, 通过控制系统实施调整柴油机的油门量,系统反应相应快,负载增加时立即 提高转速。 提高转速。 发电机容量也相应调整,并增加励磁调整,快速调整输出电压。 发电机容量也相应调整,并增加励磁调整,快速调整输出电压。
40%
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RTG混合动力改造过程介绍
混合动力改造的主要工作集中在柴油发电机侧,更换的柴油机、储能装置、 混合动力改造的主要工作集中在柴油发电机侧,更换的柴油机、储能装置、 智能DC/DC控制器都安装在其中,在制造厂家完成,在现场完成吊装,尽可 控制器都安装在其中, 智能 控制器都安装在其中 在制造厂家完成,在现场完成吊装, 能减少现场改造时间。 能减少现场改造时间。
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RTG混合动力改造的原理(5)
增加的直流电压逆变装置介绍
改造后的RTG主供电回路由交流供电改为直流供电,直流电可直接在RTG变 主供电回路由交流供电改为直流供电,直流电可直接在 改造后的 主供电回路由交流供电改为直流供电 变 频器的直流母牌上,直接为RTG主回路供电。 主回路供电。 频器的直流母牌上,直接为 主回路供电 增加的智能电压控制装置为辅助油泵、控制系统、照明系统等交流系统供电, 增加的智能电压控制装置为辅助油泵、控制系统、照明系统等交流系统供电, 需要将不同等级的直流电压变换为稳定的交流电。 需要将不同等级的直流电压变换为稳定的交流电。 该装置还必须保证输出电能的品质,以保证 等控制系统的用电需求, 该装置还必须保证输出电能的品质,以保证PLC等控制系统的用电需求,并 等控制系统的用电需求 保证系统的稳定,保证电器元件的寿命。 保证系统的稳定,保证电器元件的寿命。 RTG用直流逆变电源属于成熟产品,已有非常成熟的应用,并有多家知名品 用直流逆变电源属于成熟产品,已有非常成熟的应用, 用直流逆变电源属于成熟产品 牌供选择。 牌供选择。
新型RTG电气系统开发和设计

新型RTG电气系统开发和设计摘要:针对传统门式起重机驱动控制系统简单,故障率高,小车自重较大,整机不可转场等问题。
本文详细介绍了一种新型RTG电气系统。
其各机构驱动方式分别为:起升采用两套双驱动;小车采用牵引方式驱动;大车采用轮胎式可旋转结构,并由四套单独驱动控制。
这种新型RTG可以大大降低使用成本、提高效率、操作方便,有广泛的应用前景。
关键词:RTG 电气系统变频PLC 节能随着工农业的发展,起重机被越来越广泛使用应用于工农业各个领域,传统轨道式起重机,使用成本高,弊端显现出来。
新型RTG 可满足用户需求,新型RTG是由轮胎式集装箱门式起重机发展演变过来。
新型RTG动力用成本更低的市电,机上柴油机只用转场。
1 总体结构轮胎式门式起重机总体主要分三大部分:钢结构、机构、电气控制部分。
具体主要有门架结构、起升机构、小车运行机构、大车运行机构、大车转向机构、电气控制系统、司机室等组成。
门架结构及机构。
门架结构由主梁和门腿组成;机构包括起升机构、小车运行机构、大车运行机构。
起升机构由两套起升机构组成,一套起升机构有两台电机同时驱动一台卷筒和两个制动器组成。
2 电气系统每套起升机构由电机、减速机、卷筒、制动器、安全限位等。
小车运行机构由电机、减速机、卷筒、制动器、编码器、安全限位等。
大车运行机构由电机、车桥、制动器、转向电机、锁销电机、安全限位等。
控制系统采用PLC控制。
2.1 起升机构电气设计电机容量计算和校验变频电机启动时惯性载荷较小,所需加速力矩很小。
2.1.1 电机初选起升机构电机所需转矩是满载起升稳定转矩。
电机功率按照起升静功率计算2.1.2 电机过载校验规范规定:电机最大转矩或堵转转矩应保证机构启动需要。
因为力矩与功率成一定比例,故在校验计算中,常以功率表示。
2.1.3 变频器及低压元件配置起升机构电机四台,型号:YZP250M-6 45kW ID=89A;所以变频器型号:CIMR-HB4A0150 55kW;断路器选型电机电流In=82A×2=164A IQ=200A>1.2In=196A 选择ABB断路器S2N250,整定Ie=200A 接触器型号为:A210-30-11。
RTG 轮胎吊 发电机组介绍

RTG油改电 RTG油改电 方案及预算
方案选取
项目计划 供电改造
架线改造
设备改造 工程评估
工程技术
AVR板内部结构框图 AVR板内部结构框图
RTG油改电 RTG油改电 方案及预算
方案选取
项目计划 供电改造
架线改造
设备改造 工程评估
工程技术
AVR板平面示意图 AVR板平面示意图
RTG油改电 RTG油改电 方案及预算
右上图为GAIN旋钮, 右上图为GAIN旋钮,该旋钮用于 GAIN旋钮 调节当外负载发生变化时,EFC板 调节当外负载发生变化时,EFC板 的控制响应时间,即灵敏度。 的控制响应时间,即灵敏度。顺 时针调整将缩短响应时间。 时针调整将缩短响应时间。
RTG油改电 RTG油改电 方案及预算
方案选取
项目计划 供电改造
RTG油改电 RTG油改电 方案及预算
方案选取
项目计划 供电改造
架线改造
设备改造 工程评估
工程技术
常用调节与整定介绍
稳定性(STABILITY)调节 稳定性(STABILITY) 用户须根据发电机额定功率在AVR板上设置功率选择跳接线,跳 用户须根据发电机额定功率在AVR板上设置功率选择跳接线, AVR板上设置功率选择跳接线 接限设置不正确,可能会引起电压波动。 接限设置不正确,可能会引起电压波动。 电压输出的稳定性主要依靠AVR板内稳定性控制电路实现,但用 电压输出的稳定性主要依靠AVR板内稳定性控制电路实现, AVR板内稳定性控制电路实现 户可以通过STABILITY钮对稳定性作进一步优化。 户可以通过STABILITY钮对稳定性作进一步优化。 STABILITY钮对稳定性作进一步优化 标准调节步骤如下: 标准调节步骤如下: 1)启动发动机 2)在空载状态下,缓慢地逆时针调节STABILITY钮,直至电压从 在空载状态下,缓慢地逆时针调节STABILITY钮 STABILITY 稳定状态出现波动 3)缓慢地顺时针微调STABILITY钮,使电压又重新恢复稳定 缓慢地顺时针微调STABILITY钮 STABILITY 4)发动机带载运行,如电压波动超过允许范围,重复2.3步骤 发动机带载运行,如电压波动超过允许范围,重复2.3步骤 2.3 5)直至电压波动降到允许范围之内,调整结束 直至电压波动降到允许范围之内,
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( ) 机采 用 变 频 驱 动控 制 方式 , 备 起 升 机 3整 具 构“ 恒功率 ” 速 能 力 , 载 高 速 , 载 低 速 。起 升 调 空 重 机构 采用 闭环矢 量 控 制方 式 , 用 高精 度 增 量式 编 使
电动 R G配 备小 型柴 油机 组 为 R G转场 提供 T T 动力, 自重轻 , 资 少 , 投 同时 由于轮 压 的下降 , 使堆 场 基础 建设 投资 大幅 降低 。 电动 R G具 有 以下 主要技术 特 点 : T
() 1 以外部 供 电 ( 3 0V) 代 大 型柴 油 机组 如 8 替
重点新 产 品称号 。
码器 作 为变频器 的反馈装 置 。
( ) 用手 动模 式实 现 大 车运 行 纠偏 。大 车运 4采
行 机构采 用 V F控 制方 式 , 过设 在 操纵 台上 的 纠 / 通
偏装 置 , P C调 节 两 侧 变 频 器 的 输 出 , 变 两 侧 经 L 改
桥 式 抓 斗 卸 船 机 不 同 形 式 的 比 较
上 海 港机 重 工 有 限公 司 戚 再 强
摘 要 : 桥式抓斗卸船机主要有 自行小车式和钢 丝绳 牵引小车式 2 种形式 。钢丝绳牵 引式 又分 为单 索起升
环境造 成 污染 。
电机组 功 率较通 用 R G的机组 功 率大 为减小 ( T 约为 4 W) 可 以有效 降低 R G制 造 成本 , 少 使用 和 5k , T 减 维护 费用 , 提高 环保性 能 。
( ) 满足业 主 R G场 地 的具 体条 件 , 2为 T 总体 方
案中采用了轻型化设计 , 应用四卷筒控制技术 , 将集
出 了将 R G和 R T MG相 结合 的新 型集 装箱 门式 起 重 机 , 电动 R G的技术 方 案 , 可 以实 现转 场 作业 , 即 T 既 又可 以降 低柴 油 发 电机 组 的燃 油 消耗 。2 0 0 3年 1 0 月成功 开 发 出了电 动 R G样机 ( 图 1 , 应 用 于 T 见 )并 我 国边 贸 集装 箱 堆 场 。该 产 品 获得 2 0 0 4年 国家
长 型钢材 等 的装 卸作 业 。
电动 R G的 出现 , T 为广 大港 口码头 用户 提 供 了
一
个 新 的选择 , 是 结 合 了 传 统 R G和 R 它 T MG各 自
优 点 而 创新 发 展 出来 的港 机产 品 , 适 应 了 当前 国 它
维普资讯
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港 口装 卸
20 0 6年 第 5期 ( 第 19期 ) 总 6
电 动 R G 的 开 发 与 应 用 T
港 口物 流 装 备 -控 制 工 程 交 通 行 业 重 点 实 验 室 刘晋 川 饶 京 川 9
轮胎 式 集 装 箱 门式 起 重 机 ( T 是 国 内外 集 R G)
动机械 的机动性 , 以大 范 围灵活调 动 , 高 空 问利 可 有
用率 、 高生 产 率 和全 堆 场 机 动 的 特 点
。R G 与 T
岸边集 装 箱起重 机 配套形 成 的集装 箱码 头装 卸工 艺 系统 , 作业 效率 高 、 吐量 大 、 卸成 本低 , 于实 现 吞 装 易 自动化 操作 。 目前 , T 已成 为 现代 化 集 装 箱 堆场 RG
装箱 起 升机构 和小 车运 行机 构 合 为 一体 , 低 了整 降
机 自重 ( 为通 用 R G 的 6 % ) 仅 T 0 。同 时 , 于整 机 由
自重 和轮压 的下 降 , 场 基础投 资 较通 用 R G降低 堆 T
约 1 3 /。
为解 决 R G存 在的 问题 , 通 部水 运科 学 研究 T 交
装箱专 业化 码头 堆 场的 主力设 备 。它 以轮胎 支撑方
式运行 , 柴油 发动 机输 出动 力 , 成堆 场集装 箱 的 用 完
装卸 、 堆码 作业 。
R G既有轨 道 式 集 装 箱 门 式 起 重 机 ( MG) T R 适
合大堆 场 作业 、 高作 业效 率 的性 能 又具 备轮胎 式流
的主导机 型 。
图 1 工 作 中 的 电 动 RTG
但 是 ,T R G也有 一 些 缺点 。 由于采 用 柴 油 发 电 机组供 电 , 始 投 资 和使 用 维 护 费 用 均较 高 。在 当 初 前油 价条件 下 , 1台 R G正 常作 业 1年消 耗 的 柴 油 T 价值 达 3 0多万元 , 国际 油价 持 续 上 涨 的影 响 , 受 内 燃驱动 设备 的使 用成 本还 会继 续上 升 。 由于 R G以柴油 作 为动力 , 在作 业过 程 中需 T 其 要频 繁启 动 , 次均 会 出现 冒黑烟 现象 , 每 对工 作 区域
作 动力 ( 般 约 为 4 7 k ) 配 备 专 用 于 转 场 的 小 一 4 W , 功率 柴 电机组 。在 堆 场 作业 时 , 用 电缆 卷 筒 由堆 采 场 配 电箱供 电 ; 移 堆 场 时 , 下 快 速接 头 , 转 拔 由小 型 柴 电机 组供 电 。因 为不 带 载转 场 , 并且 起 升 机 构 也 不动作 , 电机组 只提供 大 车运行 所需 电力 , 以柴 柴 所
车轮 的行走 速度 , 正在工 作 中整机 的跑偏 。 纠 ( ) 据用 户 的不 同需 要 , 选配 吊钩 , 于普 5根 可 用 通件 杂货 的装卸 , 吊架在 卸下集 装 箱 吊具后 , 通过旋
锁与 吊钩横梁 连 接 ; 同样 换 装 C型 吊钩 后 , 用 于 可 钢 卷 、 圆 的装 卸 。此 外 , 机 钢 丝 绳 纵 r 间距 较 盘 本 口 J 大, 吊架 四角装 有 吊耳 , 配装 索具 后 还 可 用 于原 木 、