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码头轮胎式集装箱门式起重机RTG电网优化及节能应用

作者:中国起重机网 日期:2019-12-01 12:30:05

能源是经济、社会发展的物质基础,我国作为能源消费大国,国民经济快速增长与能源瓶颈之间的矛盾日益突出,建设资源节约型、环境友好型社会已经成为国家重要发展战略之一。在“十一五”规划中明确指出节能降耗和防污减排的目标,“十二五”规划中明确提出2015年我国单位工业增加值能耗、二氧化碳排放量和用水量分别要比“十一五”末降低18%以上和30%。从规划中看出“节能减排”的压力依然巨大。继港口RTG油改电技术以后,将ERTG在装卸过程中产生的势能回收转换成电能,同时结合解决油改电后产生的电网污染问题,对港口节能减排具有巨大的潜力和重要的现实意义。

轮胎吊全名是轮胎式集装箱门式起重机RTGRubber Tyred Gantry Crane)是世界各大集装箱专业化码头堆场的主力设备,经“油改电”后的RTG被称为ERTGElectric Rubber Tyred Gantry Crane)。据相关部门数据统计,我国集装箱码头堆场装卸设备的85%左右使用RTG。传统RTG由柴油发电机组驱动,能量转换效率低、能耗大、成本高。柴油机气体排放、噪音、废油泄漏都会对港口造成污染。近年来,世界各大港口机械制造商和配套商都投入了研发力量进行技术改进,目前各大港口针对RTG的低效高耗能缺点纷纷进行了“油改电”运行,即RTG的工作所需电力不再使用柴油发电机组,而是取自码头堆场提供的廉价市电,仅配小功率柴油发电机组提供RTG转场行走所需电能,这样既保持了RTG可以转场的灵活机动,又节能环保,。据统计,ERTG比传统RTG单位标箱能耗成本可降低约40%以上。

一、港口ERTG的拖动方式和电网环境的现状

1.港口ERTG拖动方式

随着电力电子技术的快速发展,港口ERTG的电气拖动采用了交流笼型异步电动机驱动和变频调速技术,ERTG输出转矩恒定,起升机构采用变频闭环矢量控制模式。但普通变频调速技术也限制了将势能转换成电能并回馈给电网的过程,一般‘‘交--交’’变频器前端通常采用三相桥式二极管整流方式。当电机在发电状态工作时,由势能转换的电能只能回到变频器直流侧的电容内,不能通过二极管整流电路回馈给电网,剩余的电能只能通过直流斩波器流向外接电阻,变成热能消耗掉,以避免电容充电过多,造成电压过高而损坏设备。另外,由于二极管全桥整流模式的局限,导致变频器网侧功率因素不高,输入的谐波电流对电网的干扰较大,导致变频器网侧功率因素不高,变频器功率越大对电网的影响也就越大。

2.港口电网环境的现状

港口RTG在油改电以后,采用市电的ERTG与电网相连,变频器内的IGBT在高速切换时产生的高次谐波会冲击电网,导致电网的电流谐波量增加,同时也会干扰到其他设备,对电网和设备的影响主要有以下几个方面:(1)增加了对电网谐波的污染。(2)降低了设备的功率因素。(3)对变频器直流母线电压会产生波动。(4RTG的设备效率相对降低、增加电能的消耗、设备故障率高。

二、ERTG电网优化及节能

1.回馈电能

轮胎吊是港口起重机械的主力设备,其起升机构—吊具的动作过程通常是在带载的情况下,完成十多米的垂直位移变化,由此导致的位能变化形成的再生能量是相当大的。

轮胎吊的负载性质都属于恒转矩负载特性。一种是反抗性负载如行走机构,比如说大、小车机构;一种是位能性负载如起升机构。反抗性负载要求电动机具有以原点为对称的特定,电动机的工作特性通常是在电动状态下,但在制动的时候由于减速,有部分动能也将转化成电能储存在变频器的电容中。


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