SY6800专用变频器在轮胎吊制动能量再生系统的设计及应用

2015-01-26

一: 项目背景: 
        我国集装箱码头大量使用轮胎式集装箱门式起重机作为堆场作业设备。设计、制造技术成熟,使用维护经验丰富。2006 年始,随着国际油价不断飙升,港口企业出于降低燃料消耗成本、提高企业经济效益的初衷,我公司主动开始对轮胎式集装箱门式起重机转场过程中进行“油改电”解决方案的改造,利用电力驱动方式取代通常的柴油发电机组驱动方式,动力来源由全部消耗柴油改成大车反向势能经BSM管理系统向超级电池供电,再有超级电池向门式起重机的行走电机供电取得。“油改电”的经济效益与港口所在地的油价和电价密切相关,节能效果也因为改造方式、码头生产组织方式以及衡量指标口径的不同而有较大差异,目前尽管油价有所下降,但是能源紧缺、环境恶化、CO2 减排国际压力增大已成为我国长期面临的制约经济发展和社会进步的重要因素。
                   

        上海神源能源科技有限公司,开发之控制系统主要应用于绿色港口建设各种起重卸载设备等基础设施的“油改电”。是响应国家在美丽的“中国梦”规划中明确提出了节能降耗和污染减排的目标。具有非常广阔的前景。

二:系统配置: 
       我司为江苏某大型港口的轮胎式集装箱门式起重机转场过程中的有改改电项目(图片如下),本系统大车、小车、转向系统的油泵电机的驱动器均采用神源电气有限公司生产的SY6800系列港机专用变频器。本系统利用超级电池作为中间储能装置来回收电机制动时的能量,并且利用高速处理芯片对双向DC-DC变换电路进行控制,以此能更好地对超级电池进行充放电,达到制动能量再生使用的效果。整个系统分为两大部分:
1、 转场和起重专用能量回收系统:
在起重的装吊过程中由市电提供电力装载货物。在货物下降过程中势能转化的电能存储在超级电池中,以实现至电池的能量回收。当货物的惯量过大且下降过快,BMS系统控制变频器中制动模组的电子阀门自动打开,BK&BR模块泄放掉多余的电能,以保证驱动系统的安全。
2、 港机转场应用供电系统:
转场供电系统在有市电输入时,由市电供电带载工作,同时给蓄电池充电;当市电断开时(在转场模式下),系统在BMS控制下可自动切换至蓄电池相SY6801行走电机驱动器供电,驱动器带动轮胎式集装箱门式起重机行走电机依据已设定的程序运行。

三:解决的问题: 
轮胎式集装箱门式起重机“油改电”是港口企业出于减少燃料消耗成本、提高企经济效益的初衷而兴起的,实际上也有利于节能减排。采用电力驱动完成单位操作量能耗仅为电力驱动的一半
通过“油改电”将轮胎式集装箱门式起重机驱动系统动力来源由柴油改成电力,避免了堆场作业过程中柴油使用对港口所在区域的各种污染物排放,能够有效减少港口货物作业机械对港口所在区域的各种污染物排放
“油改电”项目的CO2 减排量,可以计算出集装箱门式起重机采用柴油驱动方式作业,每自然箱操作量消耗的柴油,在当地直接产生的CO2 排放量约为4.10kg;采用电力驱动方式作业,每自然箱操作量消耗的电量的生产,需要在发电企业所在区域间接产生的CO2 排放量约为1.91kg


四、方案: 
4.1、方案原理:
       现有起重设备对势能和动能的回收利用,均采用能量回馈装置回馈电网的方式。该方式虽然具有节能环保的效果,但受技术条件限制,一方面对电网的质量影响较大,另一方面企业无法从该方式中取得应有的收益。本次设计的“起重机能量收放管理系统”项目,就是通过一种新型铅碳电池(又称超级电池)作为能量存储的介质,回收、储存起重机的势能和动能,在起重机需要时再及时予以释放,减少对电网电能的需求,达到节能的目的。
4.2系统特点:
完全性、可靠性高。市场上曾经出现过的工业用主流能量存贮介质主要有铅酸电池、超级电容和锂电池。但铅酸电池寿命周期短,无法大规模使用。超级电容和锂电池的安全性和可靠性也无法完全保证。但超级电池由于其特有的材料、构造和阀控技术,大大提高了其安全性和可靠性。
大电流充放电,响应速度快,融合了超级电容的快速充放电性能和锂电池的大电流充放性能,能够满足现场工况的要求。
改善电网质量,加速起升是提供了尖峰功率,减少了对电网的冲击,下放时存储电能,改善了电网质量。
性价比高。根据在其他港口的实测数据,节电率可以达到约50%.
模块化设计,安装及后期维护方便,见图1
  
五、好处: 
起重机势能回收系统市节能技术领域的新尝试和新突破。因为它解决了重物下放时产生的势能如何更加有效充分利用的难题。
正常情况下变频器工作,实现软起,对电机冲击小
转场时由电池直接给变频器供电,结构控制简单,成本低
变频器自带通讯接口,可实现智能化通讯
绿色环保,减少污染
高防护等级适应港口特殊环境