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)場情況，節(jié)能方案如下：

因?yàn)橹饕脑偕l(fā)電來源是起升的重力勢能和行走的動能，所以對兩個主升變頻器和一個大車變頻器進(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、變頻器直流母線對地絕緣符合要求、節(jié)能系統(tǒng)對地絕緣符合要求、行車變頻器正常開機(jī)的情況下，輸入保護(hù)系統(tǒng)才會啟動預(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)會吸合高壓開關(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，一旦變頻器斷電，節(jié)能器系統(tǒng)會很快檢測到高壓欠壓，迅速斷開高壓開關(guān)，輸入保護(hù)系統(tǒng)隨即啟動，執(zhí)行失電保護(hù)，斷開預(yù)充電路，與變頻器完全脫離。

同時節(jié)能器在高壓開關(guān)吸合前和正常運(yùn)行過程中會一直監(jiān)測直流系統(tǒng)的對地絕緣，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣降低，會立即停止節(jié)能器的運(yùn)行并報警指示。絕緣監(jiān)測系統(tǒng)除了能保護(hù)節(jié)能器系統(tǒng)外，還可以幫用戶監(jiān)測變頻器的直流對地絕緣，對用戶有很好的參考意義，相當(dāng)于對變頻器電機(jī)保護(hù)的一個很好的功能補(bǔ)充。

3.?DC/DC保護(hù)

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120A雙向 DC/DC的技術(shù)參數(shù)

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230A雙向 DC/DC的技術(shù)參數(shù)

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DC/DC保護(hù)功能如下表：

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4.?超級電容監(jiān)控保護(hù)

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

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

四．?節(jié)能器電容配置

4.1 基本儲能單元

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

光焊連接成166F/48V電容模組，所以基本儲能單元即為超容模組。

4.2 超容模組配置

通過現(xiàn)場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計算。

一個操作周期夾具下探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能，即夾具下探時產(chǎn)生的再生電能和滿載下探時產(chǎn)生的再生電能，儲能式節(jié)能器如果需要吸收全部勢能，則必須滿足超容儲能的能量大于等于滿載下探時產(chǎn)生的能量。

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

考慮到電動機(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

單個超容模組電壓區(qū)間18V-48V，可儲存能量為164KJ。

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

4.3 DCDC配置

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

五．?節(jié)能效益預(yù)估（經(jīng)濟(jì)效益）

1.?滿載下探勢能

W2=1800KJ=0.5KWH

2.?夾具下探勢能

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

3.?節(jié)電量計算

一個操作周期節(jié)電量：0.5+0.125=0.625KWH

一小時操作28次節(jié)電量：0.625*28=17.5KWH

一天節(jié)電量：420KWH

一年按300天計算，則節(jié)電量：12.6萬KWH

六．?社會效益

單臺行車實(shí)施節(jié)能后，年節(jié)電12.6萬度，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)于年植樹造林1000畝。

七．?相似案例

我們以威海港的一個相似案例說明節(jié)能效果。

1.?威海港門機(jī)安裝現(xiàn)場

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2.?威海港門機(jī)節(jié)能系統(tǒng)圖

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

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3.?節(jié)能效果測試

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

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

（3）測試周期：五個工作周期。

（4）測試工況：卸煤、裝煤、垂直升降。

（5）測試數(shù)據(jù)

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

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

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????由上圖得出卸煤時，起升支持節(jié)電率 = ?= 34.7 %

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

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

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

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

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

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C．吊機(jī)垂直升降操作時，用日置功率分析儀3390測試了節(jié)電率：吊機(jī)帶動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)五次為一個測試周期。

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

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

以上測試基于5個垂直升降周期，人工操作，高度誤差控制在1米之內(nèi)。

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（6）節(jié)能總結(jié)

根據(jù)測試結(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 %