柴油发电机节能系统的制造方法

技术领域:

本实用新型属于发电机节能技术，尤其是柴油发电机节能系统。

背景:

轮胎式集装箱龙门起重机(简称RTG)配有柴油发动机发电，只有两种速度:怠速和全速。柴油发电机的功率按吊重箱的最大过载能力设计，使发电机在吊空箱、换地方等轻载时仍能全速运行。柴油发电机产生的能量无法完全耗尽，多余的能量只能消耗在电阻上。RTG港-一般采用300kW、600kW和600 kW主柴油发电机组供电。只要处于工作状态，无论集装箱是否提升，发电机组都处于运行状态。某堆场统计显示，RTG每月平均运行400小时，空载运行近200小时，空载率约为50%。即使在非空载工况下，RTG也只需要在重箱起吊时提供额定功率，几乎90%的运行时间都处于轻载状态。而柴油发电机不能根据负荷变化供油，所以经常处于“大马拉大车”的状态。目前，RTG现有技术中的节能减排技术改造方案包括1、“油改电”；2.电动RTG；3.超大容量电容器组；4.增加备用柴油发电机组等四种方式。其中，“油改电”方案改造成本高，对电网扩容要求高，限制了RTG的灵活性；电力RTG计划是石油和电力的混合计划。在车场工作时，地面导轨或滑触线用于确定主电源的路线。这种方案改造难度大，过渡操作复杂。超大容量电容器组方案可节油12% ~ 30%，但超大容量电容器组改造成本高，性价比不高。增加备用柴油发电机组的方案可以节省23%的燃油，但增加备用柴油发电机组会频繁启停主机组，大大增加主发电机的故障率。如何提供一种能从根本上节油减排的柴油发电机改造方案已成为迫切需求。

为了克服现有技术的不足，本实用新型通过检测柴油发电机和DC储能单元的负载所需的实际功率，控制系统的输出电压和频率满足负载的要求，从而实现油量与负载的完全匹配，提供一种从根本上节油减排的柴油发电机节能系统。本实用新型涉及一种柴油发电机节能系统，通过以下技术方案实现，包括柴油发电机和负载，柴油发电机和负载之间串联有整流器、升压器和逆变器，升压器和逆变器之间连接有储能单元，逆变器和负载之间连接有能量转换器，能量转换器与柴油发电机连接，柴油发电机为变速柴油发电机。储能单元为超级电容，额外的超级电容主要用于缓冲能量。变速柴油发电机包括带全速调速器的柴油机和与柴油机同轴连接的同步发电机。能量转换器的作用是，无论柴油机的转速如何，同步发电机发出的低频低压电都能被能量转换器抽上来，满足用电设备所能使用的额定电压和额定频率的要求。实现手段是通过电力电子设备对非工频交流电进行整流并控制发电机的转矩。负载的变化引起DC母线功率的变化，动态提供柴油机组供油的调节信号，供油执行器根据信号调节油门，实现燃油的最优控制。本实用新型的有益效果是:通过负载变化直接实现柴油发电机的调节，最大限度地节约柴油发电机的能耗；同时，采用能量转换器实现能量转换，传动效率非常高，实现了控制过程效率的优化和油量与负载的全程匹配，改变了以往RTG发电机组在轻负载情况下仍然全速工作造成的高油耗状况。本实用新型既能改变RTG的灵活性，又能从根本上节油减排。本实用新型柴油发电机节能系统实验室测试完成后，交通部节能测试中心对该系统进行了现场测试，并记录了100%负荷和节油数据的测试过程。35t重箱20min内升降五次，油耗仅2。8L。本实用新型在广州港南沙集装箱码头的RTG现场模拟试验证明，Ih的油耗为16。在同样的生产效率下，10次提升20英尺集装箱，耗油量为8L，节油率为50%。40尺集装箱举升10次，原油耗18L。本实用新型的节能系统耗油11L，节油率接近40%。

图1是本实用新型柴油发电机节能系统的能量转换示意图。

详细实施模式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。实施例柴油发电机节能系统包括柴油发电机和负载。整流器、升压器和逆变器串联在柴油发电机和负载之间，储能单元连接在升压器和逆变器之间，能量转换器连接在逆变器和负载之间。能量转换器与柴油发电机连接，柴油发电机为变速柴油发电机。储能单元为超级电容器，变速柴油发电机包括带全速调速器的柴油机和与柴油机同轴连接的同步发电机。能量转换器将发电机产生的交流电转换成可用的直流电能，通过检测负载和直流储能单元所需的实际功率，控制系统输出电源的电压和频率满足负载的要求，实现油量与负载的完全匹配。本实用新型通过调节柴油发电机组的转速，使柴油发电机组根据负载的变化改变转速，从而达到节油的目的。柴油发电机的使用特性主要包括负载特性、速度特性和调速特性。根据测试，在相同的负载功率下，1200转/分钟的油耗比等转/分钟的油耗低。为了使输出电压和频率满足RTG的电力需求，在节能系统中增加了一个逆变器，以满足RTG的电力需求。当柴油发电机低速运行时，产生的电力足以支持RTG除起重以外的所有用电，如照明、空调、步行等。，此外，还会有剩余电量。为了不浪费这部分电能，这套节能系统用一组储能单元来收集，同时还收集箱子放下时势能转化的电能，用来补偿抬起重箱子时消耗的电能。当系统判断负载在增加时，会自动将柴油机调速到要求的转速或额定转速，使发电机产生足够的电能来完成抬重箱的任务。最后，需要说明的是，上述内容仅用于解释本实用新型的技术方案，并不限制本实用新型的保护范围。本领域普通技术人员对本实用新型技术方案的简单修改或者等同替换，都不会脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

权利要求1:一种柴油发电机节能系统，包括柴油发电机和负载，其特征在于，柴油发电机和负载之间串联有整流器、升压器和逆变器，升压器和逆变器之间连接有储能单元，逆变器和负载之间连接有能量转换器，能量转换器与柴油发电机连接，柴油发电机为变速柴油发电机。

2.根据权利要求1所述的柴油发电机节能系统，其特征在于，所述储能单元为超级电容。

3.根据权利要求1或2所述的柴油发电机节能系统，其特征在于，所述变速柴油发电机包括带全速调速器的柴油机和与柴油机同轴连接的同步发电机。

本实用新型公开了一种柴油发电机节能系统，包括柴油发电机和负载，柴油发电机和负载之间串联有整流器、升压器和逆变器，升压器和逆变器之间连接有储能单元，逆变器和负载之间连接有能量转换器，能量转换器与柴油发电机连接，柴油发电机为变速柴油发电机。本实用新型通过负载变化直接实现柴油发电机的调节，最大限度地节约柴油发电机的能耗。同时，采用能量转换器实现能量转换，传动效率非常高，实现了控制过程效率的优化和油量与负载的整体匹配，改变了以往RTG发电机组在轻负载情况下仍然全速工作造成的高油耗状况。本实用新型既能改变RTG的灵活性，又能从根本上节油减排。