近年来,我国港口集装箱业务发展迅速,港口集装箱吞吐量已连续多年保持世界第一。RTG是世界各大集装箱港口堆场的主要装卸设备,通常数量会占到码头场地起重机总数量的85%左右。传统的RTG主要动力源为机载柴油发电机组,其功率配备需满足RTG运行时的峰值功率,通常所需配备的功率非常大,但RTG的平均功率却只有柴油机组功率配备的1/5~1/6,且RTG作业时等候时间长,制动能量不能回收,造成了燃油的大量消耗,以及大量的废气排放[1]。
上海振华重工研发了以锂电池(动力电池)为主电源的RTG锂电池动力系统,配备的柴油机功率只需满足RTG运行时的平均功率,RTG峰值功率由锂电池组来补充,合理运用了锂电池大倍率充放电的功能特性,可有效减小柴油机的功率配置。
传统RTG的能耗问题主要由两方面产生。
2.1.1 柴油机功率配置过大
(1)RTG的柴油机功率配置需满足起升和小车联动运行时的峰值功率,通常需配备360~480 kW的柴油发电机组(功率视RTG起升速度及起重量而定),而其平均功率仅为50~60 kW。
针对具有信号灯控制的交叉口(阜石路口、晋元庄路口和苹果园南路口),可实施协调控制(协调方案根据OD调查获得数据计算得到).
(2)柴油机组的功率计算是满足额定载荷下(一般为40 t)的功率需求,而通常码头上的平均箱重为20 t,功率需求小。机组长时间运行在低负荷状态下,但柴油机组都是全速运行,造成了大量的燃油浪费。
因此,要使创富行动遍及中华大地、创富成果丰硕诱人、创富心态充溢每一国人,则依法严厉打击贪腐造假等不法行为,提供起点公平、程序公正、机会均等的竞争环境就是当务之急。
(3)通常RTG作业时的等候时间较长,占比约为45~55%,此时柴油机组仍需全速运行来提供空调、灯等辅助供电,造成了大量的燃油空耗。
2.1.2 重物下降、机构能耗制动时产生的能量不能回收利用
RTG的起升机构是通过驱动电动机经减速装置带动起升卷筒,将电能转换为机械能完成起降重物(集装箱)的运动,属于多轴电力拖动系统,其工作原理见图1。
图1 RTG起升机构的电力拖动动力学系统
RTG起升机构的负载是重力位能性负载,在提升货物阶段(见图2a),转速稳定时工作在第一象限的A点,此时电动机由RTG提供电能,轴上输出驱动力矩,提升重物。但是当制动时,电动机的机械特性曲线由①变为②。因转速不能突变,工作点由A点瞬时转移到B点,进入第二象限运行,然后从B点到达零点停车。电动机在第二象限运行,处于发电状态,此时电动机须将再生电能回馈给驱动系统。
下降货物阶段(见图2b),起升电动机反转,从C点沿机械特性曲线③反向加速,由于位能性负载,电动机直至D点才稳定。此时起升电动机运行在第四象限,即反向的再生制动状态。电动机须将再生电能回馈给驱动系统。
图2 RTG起升机构的电力拖动系统运行象限
由以上分析可知,实际工作中的RTG可分为2种工作状态:驱动状态时,起升机构消耗RTG柴油发电机组发出的电能;再生制动状态时,起升机构反馈给RTG电能。使用柴油发电机组的RTG,在再生制动状态时,由制动能耗电阻来消耗该能量。由于RTG频繁的起制动,柴油机负载突变,造成燃油燃烧不充分,排放浓烟和其他污染物,对环境造成污染[1]。
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运用锂电池的大倍率充放电功能,在不降低现有RTG的各项技术指标(起重量、各机构运行速度等)的情况下,可以将柴油发电机组功率由400 kW降低到60 kW。其原理为:将大功率锂电池作为整机电能的供给源,既满足机构运行的峰值功率需求和稳态运行的功率需求,又能充分吸收设备的势能回馈,并且在RTG 待机状态下,锂电池能够通过逆变电源提供能量维持RTG 辅助设备的长期运行(如照明、空调等)。通过整机PLC与电池管理系统通讯,建立一套智能控制系统,实现充电用小功率柴油发电机组的自动启停,对锂电池实施智能充电[2]。
图3 锂电池RTG动力系统组成框图
节能型锂电池RTG由锂电池作为主电源、柴电机组作为辅助电源,其动力系统组成主要包括混合电源系统、变频驱动系统和控制系统三大部分(见图3)。混合电源系统由大容量锂电池组和1台小功率柴油发电机组取代了传统RTG上的大功率柴油发电机组,由电池组直接连接驱动母排给变频驱动系统提供工作电源。辅助设备通过1个DC/AC逆变器供电,其工作电压和频率范围可以调节[3]。
RTG正常运行状态下,小功率柴油发电机组不工作,直接由锂电池组驱动RTG。当电池电量降低至一定范围,通过电池管理器,实时监控每一组电池的状态(电压、温度)并发送给整机控制器,由整机控制器控制小功率柴油发电机组的启停,适时补充电池的电量[3]。在RTG起升机构下降和各机构制动等动作时,由于所配备的电池组功率很大,且有效地设置了其使用区间,所产生的再生电能都将回馈到电池组,达到节能降耗的目的。
锂电池RTG停机时,通过堆场内的市电电源,对RTG的锂电池组进行充电,储存电能,使RTG在下一次开机运行时动力电池的电能充足,此时无需启动辅助柴电机组进行充电(见图4)。通过机载整车控制器(PLC)实时检测电池组的储电量,当电池组的电量低于设定阈值(如30%额定容量)时,进行恒流充电控制;而当电池组的电量高于设定阈值(如90%额定容量)时,进行恒压充电控制[1]。
图4 停机时电池组充电状态
锂电池RTG起升机构下降运行时,锂电池组回收的再生电能不足以填补起升运行时输出的电能。因此锂电池组的实际容量随着RTG作业时间的延续而逐渐降低。在作业间隙,RTG处于待机状态下,视动力电池剩余容量状况,适时起动柴电机组,通过充电机(AC/DC整流器)对动力电池组进行充电,补充电能[1]。图5为RTG待机时动力电池供电状态示意图。
企业在资金使用的过程中,需要进行严格的科学论证,不能盲目扩大规模,防止资金断流,让企业陷入经营困境。对于中小型餐饮企业而言,提升企业自身经营实力,发展品牌效益,是企业可持续发展的一个关键因素。
图5 待机时电池组供电状态
锂电池RTG运行时,电池组为起升机构、小车机构、大车机构、吊具机构的驱动电机供电。RTG运行时锂电池组供电状态示意图见图6。RTG的起升机构根据控制要求,通过DC/AC逆变器对起升驱动电动机实施调速控制。
图6 运行时电池组供电状态
由于集装箱吊重是位能性负载,因此在RTG下降运行时,在集装箱吊重的重力作用下,起升机构驱动电机处于第二象限再生制动状态。当电动机工作在发电状态的时候,电机产生的反向能量通过逆变器中的反接限流二极管回馈到直流母线,当直流母线电压高于动力电池电压,开始对锂电池组进行充电[4],由于配备了足够容量的锂电池组,此时可以回收RTG位能性负载的全部再生能量。图7为RTG起升机构下降运行时锂电池组供电状态示意图,其他机构的制动能量也能回收,只是数量上相比起升机构小很多。
图7 下降运行时电池组供电状态
RTG运行作业时,如果无作业间隙,则在动力电池剩余电量不足(如小于30%额定容量)情况下,辅助柴电机组自动起动投入运行,形成对RTG的混合供电[1]。混合动力状态分为负载较小、负载较大和集装箱下降3种情况。
当负载较小时,驱动器母线侧电压虽然下降,但仍然高于锂电池电压时,电池处于充电状态,此时柴电机组同时可以提供能量给负载和锂电池组(见图8)。
图8 动力电池与柴电机组混合供电状态(较小负载)
当负载较大时,驱动器母线侧电压一直下降,下降到小于电池电压时,电池处于放电状态,此时柴电机组与锂电池同时为负载提供能量(见图9)。
4.1.1 【适应症】 本品适用于治疗由敏感细菌引起的下列感染性疾病(头孢呋辛酯的敏感性存在差异,应该咨询可适用的地理、时间和当地敏感性数据,见【药理毒理】部分)。
图9 动力电池与柴电机组混合供电状态(较大负载)
在RTG下降落货运行时,在集装箱吊重的重力作用下,起升机构驱动电机处于第二象限再生制动状态。当电动机工作在发电状态的时候,电机产生的反向能量通过逆变器中的反接的限流二极管回馈到直流母线[4],此时柴电机组通过AC/DC也连接在直流母线上,柴电机组与回馈能量同时为锂电池充电(见图10)。
图10 回馈能量与柴电机组混合充电状态
提出了RTG锂电池动力系统设计方案,结合该系统各运行状态,制定能量管理策略。在设计和选型方面,实现了功率容量、过载能力、电能监控管理等的优化匹配。锂电池作为RTG的主电源,以及RTG的电能储放单元,通过回收RTG吊重下降时位能性负载和各机构制动时的再生能量,大幅降低了RTG辅助柴油发电机组容量,有效减少了RTG的废气排放。
针对库区消落带所引发的一系列环境生态问题,大量专家和学者对三峡库区消落带的环境治理以及生态修复进行研究和实践尝试。植被作为生态功能的主体,在消落带生态修复中至关重要,目前消落带生态修复的问题主要是在两个方面:一是适合消落环境植被筛选; 二是提供适应植被生长的环境,对三峡库区消落带生态修复的研究也大多集中在适合水淹植物物种的筛选以及适宜植物生长的生境构筑两方面。
参 考 文 献
[1] 骆秀江,袁峰,黄细霞,等.锂电池-LNG混合动力在轮胎式集装箱起重机中的应用[J].港口科技,2015,(6):29-32.
[2] 於斌,朱莉军.锂电池在轮胎式集装箱起重机上的应用[J].起重运输机械,2011(S1):76-79.
[3] 袁峰.锂电池动力系统在轮胎吊产品中的应用[J].交通节能与环保,2012(2):49-50.
[4] 张生刚.变频器电气制动方式探讨及在煤矿上的应用[J].山东煤炭科技,2013(2):62\63.
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