專利名稱：一種柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于發(fā)電機(jī)節(jié)能技術(shù)，具體的說是涉及一種柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
輪胎式集裝箱門式起重機(jī)(簡稱RTG)所裝備的發(fā)動機(jī)為發(fā)電用柴油機(jī)，發(fā)電用柴油機(jī)只有怠速和全速兩種速度。發(fā)電用柴油機(jī)的功率是按起吊重箱最大過載能力設(shè)計的， 使得發(fā)電機(jī)在起吊空箱、轉(zhuǎn)場等輕負(fù)荷的情況下依然保持全速運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量不能完全被用盡，多余能量只能消耗在電阻上。港口 RTG —般采用300kW 600kW的主柴油發(fā)電機(jī)組供電，只要處于工作狀態(tài)，無論是否起吊集裝箱，發(fā)電機(jī)組都處于運(yùn)行狀態(tài)。某堆場統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明RTG平均每月運(yùn)行400h，而空載運(yùn)行近200h，空載率約為50%。即使在非空載工況下，RTG也僅在重箱起升過程中需要提供額定功率，幾乎90%的運(yùn)行時間處于輕負(fù)荷狀態(tài)，而柴油發(fā)電機(jī)不能跟隨負(fù)荷的大小改變供油量，時常處于“大馬拉小車”的狀態(tài)。目前現(xiàn)有技術(shù)中RTG的節(jié)能減排技術(shù)改造方案有1、“油改電” ；2、電動RTG ；3、超大容量電容組；4、增加待機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組等四種方式。其中“油改電”方案的改造成本較大，對電網(wǎng)擴(kuò)容有很高要求，并且限制了 RTG的靈活性；電動RTG的方案是油電混合動力方案，在堆場作業(yè)時，采用地面導(dǎo)軌或滑觸線路由市電供電，該方案改造難度大，且轉(zhuǎn)場操作復(fù)雜；超大容量電容組方案可節(jié)油12 % 30 %，但是超大容量電容組改造成本大，性價比不高；增加待機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組方案，數(shù)據(jù)顯示可節(jié)約23%的燃油，但是增加待機(jī)柴油發(fā)電機(jī)組會對主機(jī)組頻繁起停，會使主發(fā)電機(jī)的故障率大大增加。如何能夠提供一種從根本上節(jié)省燃油、降低排放的柴油發(fā)電機(jī)改造方案成為人們迫切的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，通過對柴油發(fā)電機(jī)負(fù)載所需實(shí)際功率的檢測以及直流儲能單元，控制該系統(tǒng)的輸出電壓和頻率符合負(fù)載的要求，從而實(shí)現(xiàn)油量同負(fù)載的全程匹配，提供一種從根本上節(jié)省燃油、降低排放的柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，包括柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)載，在柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)載之間依次串接有整流裝置、升壓器和逆變器，在升壓器和逆變器之間連接有一儲能單元，在逆變器和負(fù)載之間連接有一能量轉(zhuǎn)換器，能量轉(zhuǎn)換器和柴油發(fā)電機(jī)相連接，柴油發(fā)電機(jī)為變速柴油發(fā)電機(jī)。所述儲能單元為超級電容，外加的超級電容主要用于能量的緩沖。所述變速柴油發(fā)電機(jī)包括一設(shè)有全程調(diào)速器的柴油機(jī)和一與所述柴油機(jī)同軸連接的同步發(fā)電機(jī)。所述能量轉(zhuǎn)換器的作用是不管柴油機(jī)轉(zhuǎn)速如何，同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的低頻率低壓電也能通過能量轉(zhuǎn)換器泵升至滿足用電設(shè)備可使用的額定電壓和額定頻率要求的電量。實(shí)現(xiàn)手段為通過電力電子設(shè)備將非工頻交流電進(jìn)行整流以及對發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，負(fù)載的變化引起直流母線功率的變化，該功率變化動態(tài)地提供了柴油機(jī)組供油量的調(diào)節(jié)信號， 油量供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)信號調(diào)節(jié)油門大小，從而實(shí)現(xiàn)燃油的最優(yōu)控制。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型直接以負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)，最大化節(jié)省了柴油發(fā)電機(jī)的能耗，同時采用能量轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，傳遞效率非常高，實(shí)現(xiàn)了控制過程效率的最優(yōu)化和油量同負(fù)載的全程匹配，改變以往RTG發(fā)電機(jī)組在輕負(fù)荷狀態(tài)時仍工作于全速狀況下造成的高耗油狀況。本實(shí)用新型既不改變RTG的靈活性，又能從根本上節(jié)省燃油、降低排放。本實(shí)用新型的柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)完成試驗(yàn)室試驗(yàn)后，交通部節(jié)能檢測中心對該系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場測試，記錄了 100%負(fù)載的試驗(yàn)過程和節(jié)油數(shù)據(jù)在20min內(nèi)起升、下放35t 的重箱5次，耗油僅2. 8L。本實(shí)用新型在廣州港南沙集裝箱碼頭進(jìn)行的RTG現(xiàn)場模擬試驗(yàn)證明，在生產(chǎn)效率相同的情況下，Ih的耗油量為20英尺集裝箱提吊10次，原耗油16. 5L，采用本實(shí)用新型的節(jié)能系統(tǒng)耗油8L，節(jié)油率50%;40英尺集裝箱提吊10次，原耗油18L，采用本實(shí)用新型的節(jié)能系統(tǒng)耗油11L，節(jié)油率接近40%。

圖1是本實(shí)用新型柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。實(shí)施例一種柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，包括柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)載，在柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)載之間依次串接有整流裝置、升壓器和逆變器，在升壓器和逆變器之間連接有一儲能單元，在逆變器和負(fù)載之間連接有一能量轉(zhuǎn)換器，能量轉(zhuǎn)換器和柴油發(fā)電機(jī)相連接，柴油發(fā)電機(jī)為變速柴油發(fā)電機(jī)。儲能單元為超級電容，變速柴油發(fā)電機(jī)包括一設(shè)有全程調(diào)速器的柴油機(jī)和一與柴油機(jī)同軸連接的同步發(fā)電機(jī)。能量轉(zhuǎn)換器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)變成可利用的直流電能，并通過對負(fù)載所需的實(shí)際功率的檢測以及直流儲能單元，控制該系統(tǒng)輸出電源的電壓和頻率符合負(fù)載的要求，從而實(shí)現(xiàn)油量與負(fù)載的全程匹配。本實(shí)用新型通過給柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速，使柴油發(fā)電機(jī)組可以根據(jù)負(fù)載的變化而改變柴油機(jī)組的轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)油的目的。柴油發(fā)電機(jī)的使用特性主要有負(fù)載特性、速度特性和調(diào)速特性。經(jīng)試驗(yàn)得出，在相同負(fù)載的功率下，轉(zhuǎn)速為1200r/min時的耗油量低于ISOOr/ min時的耗油量。為使輸出的電壓和頻率滿足RTG的用電要求，在節(jié)能系統(tǒng)中增加一個逆變器，以滿足RTG的用電要求。柴油發(fā)電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時發(fā)出的電足以支持RTG除起升以外的所有用電，如照明、 空調(diào)、行走等，此外還會有富余的電量，為了不浪費(fèi)這些電能，本節(jié)能系統(tǒng)采用一組儲能單元將其收集起來，同時收集的還有下放箱子時勢能轉(zhuǎn)換的電能，用于補(bǔ)償提升重箱時電能的消耗。當(dāng)系統(tǒng)判斷到負(fù)載增加時，自動將柴油機(jī)調(diào)速到所需轉(zhuǎn)速或額定轉(zhuǎn)速，令發(fā)電機(jī)發(fā)出足夠的電量來完成起升重箱的任務(wù)。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，包括柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)載，其特征在于在所述柴油發(fā)電機(jī)和所述負(fù)載之間依次串接有整流裝置、升壓器和逆變器，在所述升壓器和所述逆變器之間連接有一儲能單元，在所述逆變器和所述負(fù)載之間連接有一能量轉(zhuǎn)換器，所述能量轉(zhuǎn)換器和所述柴油發(fā)電機(jī)相連接，所述柴油發(fā)電機(jī)為變速柴油發(fā)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述儲能單元為超級電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，其特征在于所述變速柴油發(fā)電機(jī)包括一設(shè)有全程調(diào)速器的柴油機(jī)和一與所述柴油機(jī)同軸連接的同步發(fā)電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種柴油發(fā)電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)，包括柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)載，在柴油發(fā)電機(jī)和負(fù)載之間依次串接有整流裝置、升壓器和逆變器，在升壓器和逆變器之間連接有一儲能單元，在逆變器和負(fù)載之間連接有一能量轉(zhuǎn)換器，能量轉(zhuǎn)換器和柴油發(fā)電機(jī)相連接，柴油發(fā)電機(jī)為變速柴油發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型直接以負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)，最大化節(jié)省了柴油發(fā)電機(jī)的能耗，同時采用能量轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，傳遞效率非常高，實(shí)現(xiàn)了控制過程效率的最優(yōu)化和油量同負(fù)載的全程匹配，改變以往RTG發(fā)電機(jī)組在輕負(fù)荷狀態(tài)時仍工作于全速狀況下造成的高耗油狀況。本實(shí)用新型既不改變RTG的靈活性，又能從根本上節(jié)省燃油、降低排放。
文檔編號H02P9/04GK202309602SQ20112044792
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者吳愛軍 申請人:上海佳泰機(jī)電設(shè)備有限公司