港口裝卸技術(shù)交通部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 評(píng) 估 工 作 總 結(jié)

1、現(xiàn)代港口起重機(jī)高效節(jié)能新技術(shù)及應(yīng)用,武漢理工大學(xué) 胡吉全,主 要 內(nèi) 容,,,1、起重機(jī)節(jié)能減排狀況概述,2、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),3、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,4、起重機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用前景,一、起重機(jī)節(jié)能減排狀況概述,1、國(guó)內(nèi)能源利用現(xiàn)狀我國(guó)單位GDP的能耗是美國(guó)的6倍，是日本的7倍,甚至是印度的2.8倍。大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)和二氧化碳排放面臨巨大的壓力，2020年我國(guó)碳排放的減排要達(dá)到2005年的40%~45%。我國(guó)在

2、用的起重機(jī)械有四百多萬(wàn)臺(tái)套，基本沒(méi)用采用節(jié)能系統(tǒng)或裝置，其能源利用率不足30%。,一、起重機(jī)節(jié)能減排狀況概述,2、國(guó)外起重機(jī)節(jié)能狀況歐盟、特別是德國(guó)在通用起重機(jī)上都有節(jié)能系統(tǒng)或裝置，其能耗不到我國(guó)同類產(chǎn)品的50%。日本是世界上最重視節(jié)能的國(guó)家。在起重機(jī)能量回收、控制和管理技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先。如住友重機(jī)、三菱重工、安川電氣等公司均各自開發(fā)了節(jié)能系統(tǒng)。住友輪胎式集裝箱起重機(jī)的能量回收效率可達(dá)到65%，專用儲(chǔ)能電池的壽命可達(dá)6年以上。

3、,一、起重機(jī)節(jié)能減排狀況概述,3、國(guó)內(nèi)起重機(jī)節(jié)能狀況我國(guó)針對(duì)起重機(jī)械的節(jié)能研究以企業(yè)為主，在技術(shù)上長(zhǎng)期沒(méi)有取得根本的突破。沒(méi)有針對(duì)起重機(jī)械工作要求的專用能量回收儲(chǔ)存裝置，通用產(chǎn)品壽命較低。能量控制和管理系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)落后，針對(duì)性的研究工作開展不多。,1、港口起重機(jī)節(jié)能類型 現(xiàn)代港口起重機(jī)的節(jié)能主要分為三大類：起重機(jī)工作過(guò)程中的能量回收 將起重機(jī)在工作過(guò)程中釋放的再生能量回收、儲(chǔ) 存及再利用。起重機(jī)工作過(guò)程中

4、的能量回饋 針對(duì)電網(wǎng)供電的起重機(jī)將起重機(jī)在工作過(guò)程中釋 放的再生能量回饋給電網(wǎng)。起重機(jī)工作的能源替代 對(duì)于內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)，采用油改氣或油改電。,二、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),2、起重機(jī)能量回收及利用技術(shù)起重機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案： 直流驅(qū)動(dòng)—由直流發(fā)電機(jī)供電或整流供電； 交流驅(qū)動(dòng)—由電網(wǎng)直接供電或交流發(fā)電供電。能量回收方案： 由驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電，燃料電池回收儲(chǔ)存（直流電） 由驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)逆變回饋電網(wǎng)（交流電）能量利用方

5、案： 能量的供給：正常能量的供給和回收能量的供給 能量的分配：回收能量向不同工作機(jī)構(gòu)的分配,二、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),二、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),2、起重機(jī)能量回收及利用技術(shù)能量?jī)?chǔ)存裝置： 采用超級(jí)電容--釋放電流功率大、存儲(chǔ)能量大； 采用鋰電池—壽命長(zhǎng)、發(fā)展方向，充放電復(fù)雜。 能量?jī)?chǔ)存裝置能—在不同電壓和電流工況下實(shí)現(xiàn)電流快充快放。 能量?jī)?chǔ)存裝置壽命—應(yīng)能正常工作5年以上。,2、起重機(jī)能量回收及利用技術(shù) 能量回收系統(tǒng)控制

6、和管理： 能量回收的控制管理：實(shí)現(xiàn)再生能量的高效回收。 能量的供給與分配的控制管理：實(shí)現(xiàn)能量的合理分配和高效利用。 系統(tǒng)的安全控制管理：保證在能量的回收和利用過(guò)程中系統(tǒng)的安全。 系統(tǒng)的可靠性管理：保證具有能量回收利用功能的系統(tǒng)工作可靠。,二、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),3、起重機(jī)能量回饋技術(shù) 變頻技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了能量回饋節(jié)能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。 門座起重機(jī)的典型作業(yè)循環(huán)圖： 在負(fù)載滿載下放或空載下放階段都有勢(shì)

7、能的釋放并可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)發(fā)電形成再生電能。,二、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),3、起重機(jī)能量回饋技術(shù) 對(duì)于采用變頻驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式為 外電網(wǎng)—變頻器—電動(dòng)機(jī)—工作機(jī)構(gòu) 在負(fù)載下降過(guò)程中產(chǎn)生的電能可以有兩個(gè)去向： 1）通過(guò)變頻器制動(dòng)單元導(dǎo)通制動(dòng)電阻將電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗掉。 2）通過(guò)變頻器的逆變部分對(duì)直流母線進(jìn)行充電使得變頻器直流母線電壓升高而將該電能回饋電網(wǎng)。 要實(shí)現(xiàn)再生電能的回饋，只需在原有的

8、變頻器中增加一套可控的能量回饋裝置，將再生能量逆變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的交流電即可。,二、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),4、起重機(jī)能源替代技術(shù) 起重機(jī)能源代替的意義在于降低能源使用成本，減少作業(yè)場(chǎng)所的排放，對(duì)于以燃油作為動(dòng)力源的流動(dòng)式起重機(jī)，能源的替代方案主要有兩種： 1）油改氣 用液化石油氣或天然氣代替原油，可實(shí)現(xiàn)一定的減排并降低原料使用成本。其主要技術(shù)在于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的改造。 2）油改電 通過(guò)電網(wǎng)供電取代內(nèi)燃機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)工作場(chǎng)所的減排和降

9、低能源使用成本。,二、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù),三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,1、集裝箱輪胎龍門起重機(jī)能量回收系統(tǒng)應(yīng)用,PLC,蓄電池,充/放電,升壓,起升變頻器,小車變頻器,大車1變頻器,大車2變頻器,制動(dòng)單元,整流,發(fā)電機(jī)或市電,,直流母線,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,1）鋰電池能量回收系統(tǒng)實(shí)施方案,在RTG上加裝鋰電池節(jié)能系統(tǒng)，既可以通過(guò)柴油發(fā)電系統(tǒng)充電，又可以通過(guò)外部充電。安裝該系統(tǒng)后仍能保持RTG的靈活性。,三、港口

10、起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,2）鋰電池能量回收系統(tǒng)實(shí)施效果,節(jié)能測(cè)試結(jié)果,試驗(yàn)節(jié)能輪胎吊參數(shù) 起升電機(jī)：170kw 起升速度： 23/46 M/mi起升高度： 18M 小車電機(jī)： 15kw x 2,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,3）其它優(yōu)點(diǎn),三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,2、港口輪胎起重機(jī)能量回收系統(tǒng)應(yīng)用,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,1）超級(jí)電容混合動(dòng)力節(jié)能系統(tǒng)實(shí)施方案,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)

11、應(yīng)用,2）超級(jí)電容混合動(dòng)力節(jié)能系統(tǒng)實(shí)施效果,常規(guī)驅(qū)動(dòng)30t輪胎吊參數(shù) 起升電機(jī)：60kw；變幅電機(jī)：37kw柴油發(fā)動(dòng)機(jī)：151kw,節(jié)能型30t輪胎吊參數(shù)主起升電機(jī)：37kw；輔助電機(jī)：37kw主變幅電機(jī)：22kw；輔助電機(jī)：22kw柴油發(fā)動(dòng)機(jī)：93kw,發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降近40%,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,3、港口門座起重機(jī)能量回饋系統(tǒng)應(yīng)用,在用門機(jī)節(jié)能方案,通過(guò)改造增加可控的能量回饋裝置，實(shí)現(xiàn)能量向電網(wǎng)回饋

12、,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,1）在用門機(jī)節(jié)能改造實(shí)施方案,采用旁路回饋系統(tǒng)方案，該方案只考慮起升機(jī)構(gòu)的能量回饋,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,1）在用門機(jī)節(jié)能改造實(shí)施方案,采用整流回饋系統(tǒng)方案，該方案可實(shí)現(xiàn)最大能量回收和諧波治理,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,2）在用門機(jī)節(jié)能回饋改造效果,三、港口起重機(jī)節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用,2）在用門機(jī)節(jié)能回饋改造效果,實(shí)現(xiàn)通用起重機(jī)械向節(jié)能型產(chǎn)品方向發(fā)展，改變我國(guó)在該領(lǐng)域的能源利用和能耗政策。在港口機(jī)