鋰電池節(jié)能系統(tǒng)在輪胎吊上的應用

鋰電池節(jié)能系統(tǒng)在輪胎吊上的應用

袁奕景慧軍

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125)

摘要：鋰電池節(jié)能系統(tǒng)輪胎吊，主要通過電控系統(tǒng)控制鋰電池系統(tǒng)來實現輪胎吊的節(jié)能。現簡要介紹了鋰電池節(jié)能系統(tǒng)在輪胎吊應用上的系統(tǒng)設計及軟件控制方式，鋰電池應用模式下電源的整流情況，可為輪胎吊的技術革新提供參考。

關鍵詞：鋰電池；節(jié)能系統(tǒng)；輪胎吊；柴油機；起重機

收稿日期:2015-05-11

作者簡介：袁奕(1982—)，男，江蘇人，工程師，研究方向：自動化軌道吊電氣設計。

1現狀

輪胎式集裝箱龍門起重機(下文簡稱輪胎吊)經過幾十年的發(fā)展和演變，已經成為相對成熟的產品，廣泛用于集裝箱碼頭堆場內的裝卸。由于石油是稀缺資源，受國際油價的影響，油價將會越來越高，使用輪胎吊碼頭油耗運營成本越來越高，在供油緊張時期，已經不是錢的問題，而是碼頭能否運營的問題。世界各地碼頭都在進行節(jié)能減排的改造，以便降低對燃油的消耗，減少運營成本和環(huán)境污染。本文主要介紹一種鋰電池柴油機自動節(jié)能系統(tǒng)在輪胎吊上的應用，使柴油機在鋰電池模式下完成對輪胎吊主機構的供電。該自動節(jié)能系統(tǒng)已經在香港輪胎吊上應用。

2系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)總體設計方案

需要通過電池管理系統(tǒng)來優(yōu)化充電過程，確保電池壽命。在電池管理系統(tǒng)控制下，可以確保鋰電池系統(tǒng)充放電效率，并將能量回收和能量回饋做到最優(yōu)化，從而達到節(jié)能目的。例如，司機在啟動起升等，當控制合時，PLC發(fā)出全速命令，通過電池管理系統(tǒng)使柴油機處于節(jié)能工作模式，鋰電池系統(tǒng)向輪胎吊直流母排提供能量，確保輪胎吊可以正常作業(yè)。

3節(jié)能效果

從節(jié)能的角度看，柴油機、鋰電池混合動力系統(tǒng)，通過能量回收和回饋系統(tǒng)給各大機構變頻器提供能量，既保護了柴油機的機器性能，同時又達到了輪胎吊節(jié)能目的，確保了正常作業(yè)時的能量需求；柴油機全速狀態(tài)時，和常規(guī)輪胎吊一樣完成正常作業(yè)，同時保留了常規(guī)輪胎吊的機動性。對于碼頭而言，既節(jié)省了柴油，又降低了污染，不過設備投資要比常規(guī)軌道吊稍貴一些。

[參考文獻]

[1]香港輪胎吊項目鋰電池系統(tǒng)原理圖[Z]，2012.

[2]香港輪胎吊項目電控原理圖[Z]，2012.

鋰電池柴油機主要在柴油機機組與鋰電池兩種模式下對輪胎吊電控系統(tǒng)供電，在柴油機模式時，其轉速1 500 r/min，供電電源為400 VAC、50 Hz；在電池模式時，通過Boost-up convert和Batteries convert系統(tǒng)給直流母排提供電源，并能滿足主機構的供電要求，實現主機構設備的正常工作。香港輪胎吊項目上主要通過鋰電池和柴油機機組混合動力系統(tǒng)給輪胎吊進行供電，并利用能力回饋裝置進行鋰電池充電。然后，通過PLC計算和控制鋰電池系統(tǒng)給輪胎吊供電，滿足各機構的正常工作要求，從而實現節(jié)能目的。當鋰電池系統(tǒng)有問題時，可以通過柴油機來實現對設備的正常供電，以便不影響設備的正常工作。系統(tǒng)設計具體如圖1所示。

2.2柴油機電控部分設計

柴油機電控部分基本和常規(guī)輪胎吊的設計沒有大的變化，主要增加了PLC對鋰電池能量回收和回饋系統(tǒng)。柴油機啟動分為本地和遠程操作，在柴油機怠速/全速控制方面，主要選擇在遠程操作模式下來實現。為了實現PLC對鋰電池狀態(tài)的監(jiān)控，PLC和鋰電池之間的通訊主要靠以太網來實現，這樣能更好地實現對鋰電池的監(jiān)控。

2.3變頻電源裝置

該系統(tǒng)采用的是富士高性能多功能性變頻器FRN160VG7-4DP，該型變頻器通過DC/DC整定出直流母排，給各大機構提供能量。該型變頻器具有超負荷耐量、沖擊負荷應對能力，維護操作便利。通過操作面板，完成對變頻器矢量參數的設置。

2.4PLC智能控制部分設計

柴油機全速之后，變頻電源裝置開始工作，起升機構下降時，通過PLC控制模式對鋰電池系統(tǒng)進行充電。完成電池系統(tǒng)充電后，起升機構上升以及其他機構工作時，釋放電池系統(tǒng)儲存能量。一般設置在正常模式下，PLC控制電池系統(tǒng)充電時還