一．?行車系統(tǒng)圖

行車系統(tǒng)圖如下：

二．?節(jié)能方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，節(jié)能方案如下：

因?yàn)橹饕脑偕l(fā)電來(lái)源是起升的重力勢(shì)能和行走的動(dòng)能，所以對(duì)兩個(gè)主升變頻器和一個(gè)大車變頻器進(jìn)行節(jié)能實(shí)施。

三．?節(jié)能器系統(tǒng)

1.?節(jié)能器的一次系統(tǒng)圖如下：

?

2.?輸入端保護(hù)

節(jié)能系統(tǒng)對(duì)行車變頻器直流輸入進(jìn)行了一系列保護(hù)，保護(hù)框圖如下：

只有在高壓輸入不反接、變頻器直流母線對(duì)地絕緣符合要求、節(jié)能系統(tǒng)對(duì)地絕緣符合要求、行車變頻器正常開(kāi)機(jī)的情況下，輸入保護(hù)系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)預(yù)充電路，使變頻器直流母線和節(jié)能器直流母線友好并聯(lián)，不產(chǎn)生系統(tǒng)投入的沖擊電流，在預(yù)充正常且節(jié)能器直流母線電壓被預(yù)充到和變頻器直流母線電壓基本相等的情況下，節(jié)能器系統(tǒng)會(huì)吸合高壓開(kāi)關(guān)，完成節(jié)能器高壓輸入端和變頻器直流母線的連接，系統(tǒng)運(yùn)行于正常節(jié)能狀態(tài)。

在行車停機(jī)或檢修時(shí)，一旦變頻器斷電，節(jié)能器系統(tǒng)會(huì)很快檢測(cè)到高壓欠壓，迅速斷開(kāi)高壓開(kāi)關(guān)，輸入保護(hù)系統(tǒng)隨即啟動(dòng)，執(zhí)行失電保護(hù)，斷開(kāi)預(yù)充電路，與變頻器完全脫離。

同時(shí)節(jié)能器在高壓開(kāi)關(guān)吸合前和正常運(yùn)行過(guò)程中會(huì)一直監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣降低，會(huì)立即停止節(jié)能器的運(yùn)行并報(bào)警指示。絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除了能保護(hù)節(jié)能器系統(tǒng)外，還可以幫用戶監(jiān)測(cè)變頻器的直流對(duì)地絕緣，對(duì)用戶有很好的參考意義，相當(dāng)于對(duì)變頻器電機(jī)保護(hù)的一個(gè)很好的功能補(bǔ)充。

3.?DC/DC保護(hù)

?

120A雙向 DC/DC的技術(shù)參數(shù)

?

230A雙向 DC/DC的技術(shù)參數(shù)

?

DC/DC保護(hù)功能如下表：

?

4.?超級(jí)電容監(jiān)控保護(hù)

超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)有完善的保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)，保護(hù)框圖如下:

每個(gè)超容模組內(nèi)部有采樣系統(tǒng)，針對(duì)內(nèi)部18個(gè)超容單體的溫度安裝了熱敏電阻探頭（NTC），對(duì)每節(jié)單體的電壓進(jìn)行了監(jiān)控。我們將每三個(gè)超容模組做為一個(gè)單元進(jìn)行集中監(jiān)控，超容監(jiān)控板對(duì)模組的采樣信號(hào)匯總成保護(hù)信號(hào)，傳輸?shù)较乱患?jí)，最終傳輸?shù)焦?jié)能器控制系統(tǒng)。任何一個(gè)超容單體出現(xiàn)了故障，節(jié)能器都將停止工作并報(bào)故障信號(hào)，相應(yīng)的超容監(jiān)控板會(huì)用指示燈指示出報(bào)故障的超容模組。

四．?節(jié)能器電容配置

4.1 基本儲(chǔ)能單元

節(jié)能器的超級(jí)電容儲(chǔ)能單元選擇3000F/2.7V電容單體，每18只電容單體由廠家通過(guò)激

光焊連接成166F/48V電容模組，所以基本儲(chǔ)能單元即為超容模組。

4.2 超容模組配置

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查勘以及咨詢廠方人員，已知行車參數(shù)如下：

鋼絲繩和吊鉤質(zhì)量：2噸；

夾具質(zhì)量：20噸；

吊裝鋼板質(zhì)量：70噸；

提升下探高度：3-4m，按3m計(jì)算。

一個(gè)操作周期夾具下探3m，滿載上升3m，滿載下探3m，夾具上升3m。

節(jié)能器回收的為重力勢(shì)能，即夾具下探時(shí)產(chǎn)生的再生電能和滿載下探時(shí)產(chǎn)生的再生電能，儲(chǔ)能式節(jié)能器如果需要吸收全部勢(shì)能，則必須滿足超容儲(chǔ)能的能量大于等于滿載下探時(shí)產(chǎn)生的能量。

滿載下探時(shí)的再生能量為 Ｗ１＝ｍｇｈ＝９２０００×９.８×３＝２７０４.８ＫＪ；

考慮到電動(dòng)機(jī)的發(fā)電效率、系統(tǒng)效率、平均負(fù)載率等，取η=0.7，則最大回收能量W2：

W2=η×W1= 0.7×2704.8=1893KJ

單個(gè)超容模組電壓區(qū)間18V-48V，可儲(chǔ)存能量為164KJ。

故節(jié)能器配置模組數(shù)量為11組，共計(jì)可儲(chǔ)存能量1804KJ。

4.3 DCDC配置

???兩臺(tái)起升變頻器配置2臺(tái)230A的DCDC，大車變頻器配置1臺(tái)120A的DCDC，共計(jì)配置DCDC基本120A模塊5臺(tái)。

五．?節(jié)能效益預(yù)估（經(jīng)濟(jì)效益）

1.?滿載下探勢(shì)能

W2=1800KJ=0.5KWH

2.?夾具下探勢(shì)能

W3=0.7*22000*9.8*3=453KJ=0.125KWH

3.?節(jié)電量計(jì)算

一個(gè)操作周期節(jié)電量：0.5+0.125=0.625KWH

一小時(shí)操作28次節(jié)電量：0.625*28=17.5KWH

一天節(jié)電量：420KWH

一年按300天計(jì)算，則節(jié)電量：12.6萬(wàn)KWH

六．?社會(huì)效益

單臺(tái)行車實(shí)施節(jié)能后，年節(jié)電12.6萬(wàn)度，折合

年節(jié)約標(biāo)煤：42噸；

年減少CO2排放量：125噸；

年減少SO2排放3.8噸；

減少氮氧化物排放1.9噸；

相當(dāng)于年植樹(shù)造林1000畝。

七．?相似案例

我們以威海港的一個(gè)相似案例說(shuō)明節(jié)能效果。

1.?威海港門機(jī)安裝現(xiàn)場(chǎng)

???

?

??

2.?威海港門機(jī)節(jié)能系統(tǒng)圖

?

???????????????起升支持變頻器節(jié)能系統(tǒng)圖

?

3.?節(jié)能效果測(cè)試

（1）測(cè)試方案：節(jié)能器不投入運(yùn)行的情況下，用功率分析儀測(cè)試220KW變頻器（起起升支持）輸入端電度E1，然后節(jié)能器投入運(yùn)行，再用功率分析儀測(cè)試220KW變頻器（起升支持）輸入端電度E2。這樣節(jié)能率為：。

（2）測(cè)試儀器：日本原裝進(jìn)口高精度功率分析儀：HIOKI 3390。

（3）測(cè)試周期：五個(gè)工作周期。

（4）測(cè)試工況：卸煤、裝煤、垂直升降。

（5）測(cè)試數(shù)據(jù)

A．吊機(jī)在卸煤操作時(shí)，用日置功率分析儀3390測(cè)試了節(jié)電率

????????

起升支持節(jié)能器開(kāi)啟 ??????????????????????起升支持節(jié)能器關(guān)閉

?

????由上圖得出卸煤時(shí)，起升支持節(jié)電率 = ?= 34.7 %

以上測(cè)試基于單個(gè)作業(yè)周期，由于工況不同和操作不同，節(jié)電率會(huì)有所不同。

?

B．吊機(jī)向船裝煤操作時(shí)，用日置功率分析儀3390測(cè)試了節(jié)電率

????????

起升支持節(jié)能器開(kāi)啟 ???????????????????起升支持節(jié)能器關(guān)閉

?????

?????由上圖得出裝煤時(shí)，起升支持節(jié)電率 = ?= 48.1 %

以上測(cè)試基于5個(gè)向船裝煤作業(yè)周期，由于工況不同和操作不同，前后用電量會(huì)有所不同。

?

C．吊機(jī)垂直升降操作時(shí)，用日置功率分析儀3390測(cè)試了節(jié)電率：吊機(jī)帶動(dòng)8噸的吊斗，從地面上升到限速位置，然后再下放到地面，連續(xù)五次為一個(gè)測(cè)試周期。

???????

起升支持節(jié)能器開(kāi)啟 ????????????????????起升支持節(jié)能器關(guān)閉

?

??由上圖可得出垂直起降時(shí)，起升支持節(jié)電率 = ?= 40.1 %

以上測(cè)試基于5個(gè)垂直升降周期，人工操作，高度誤差控制在1米之內(nèi)。

?

（6）節(jié)能總結(jié)

根據(jù)測(cè)試結(jié)果可以得出如下結(jié)論：

?????裝煤平均節(jié)電率 = ?48.1 %

卸煤平均節(jié)電率 = ?34.7 %

裝卸非粉塵類貨物節(jié)電率（等同于垂直升降節(jié)電率）= ?40.1 %