混合动力 RTGC 系统控制技.docx
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混合动力RTGC系统控制技
第二节混合动力RTGC系统(使用能量变送及储能电容)
1工业技术的发展总是应对解决…
运行成本,安全性,便利性.
2自动化技术…
能减少操作人员.但要求高可靠性的传感器和更多的维护保养.
传感器经常会坏吗?
谁来维修?
3节能技术…
可以降低运行油耗.但要求初期投资和更多的维护.
初期投资是多少?
多长时间需要维护保养?
我们可以获得更多的好处!
!
更多的好处?
一混合动力系统的优点
混合动力系统
比现有系统至少可以降到柴油机发电机机组容量的1/2.
测试实例
375(kW)120(kW)
1.采用混合动力系统的柴油机发电机
可以降低能源消耗.
(能减少油耗.)
可减少对大气的污染超过50%.
可减小柴油机发电机的噪音.
可减少柴油机发电机的启动时间.
2.使用充/放电单元和储能装置
可降低上升/下降的加速和减速时间.
测试实例
4(sec)小于3(sec)(*0到最高速度)
二系统配置
1现有系统
2混合动力系统
三混合动力系统产品组成
如何控制充电和放电?
使用DC/DC变送控制器
再生能量如何存储?
1储能电容
为什么使用储能电容?
使用寿命
介质(考虑后期费用)
性能参数
电池
储能电容
普通电容
单位重量储能
10~100Wh/Kg
5~10Wh/Kg
0.01~0.1Wh/Kg
单位重量功率
<1,000W/Kg
<10,000W/Kg
<100,000W/Kg
使用寿命
1,000
>500,000
(10years)
>500,000
充电/放电效率
50~85%
85~98%
>95%
2.我们使用储能电容的性能
内阻低——内部损耗小
介质的安全性和低毒性(non-acetonitrile)——使用的是丙烯碳酸脂
采用密封和压力调整技术——经过耐久测试后,电容单元不变形.
3.安全解决方案
电气危险性——有电气开关作硬件保护,例如空开,并且储能电容本身是安全的.(即使电器短路也不会爆炸.)
异常和故障下的危险性——有很多软硬件保护,如OV,OC,温度异常,每个储能电容单元充电电压是否均衡.(1单元小于等于1512个电容)
介质泄露和燃烧产生物的危险性——取决于储能电容的电解液介质.
4.储能电容的详细资料
电解液
AN:
Acetonitrile
沸点5℃
气化时的毒性
产生氰化氢酸性气体
(如果爆裂)
PC:
PropyleneCarbonate
沸点135℃
气化时的毒性
没有毒性(即使爆裂)
在额定电压和温度下进行耐久测试后电容器的膨胀
DLCAPTM(PC)对照物(AN)
at60℃,2.7V,2000hrsat60℃,2.3V,2000hrs
充、放电特性测试
四控制方式
如何控制?
为了使用储能电容控制RTGC,有必要控制储能电容的充/放电电流.
有两种有效方式可以控制储能电容的充放电电流.
电压控制
上升所需要的能量不可预测时.
下降过程中产生的再生能量足够多时.
直接功率控制
上升所需要的能量很容易预计时.
下降过程产生的能量不足以用于下一次上升时.
五测试结果
用于测试的混合动力RTGC系统
1.RTGC
RTGC:
堆4+过1
起升速度:
57m/min
上升加速(减速)时间:
4sec(3.5sec)
下降上升加速(减速)时间:
4sec(3.5sec)
最大起升高度:
15.3m
起升电机功率:
170kW
小车速度:
71.28m/min
加速(减速)时间:
5sec(3.5sec)
小车电机功率:
37kW
辅助电源消耗:
20kW(最大.)
额定起重量:
40吨
吊具和上架的重量:
11吨
2.DC/DC控制器
顶部
底部
3.发电机组
正面
背面
柴油机:
三菱6D16–TLE2D
输出功率135kW
发电机:
电溶DenyoDCA–150ESM
输出功率150kVA
外型尺寸:
3350×1080×1500(mm)
总重量:
2720kg
4.储能电容
内部
内部放大
单个电容:
2.3V3000F
1组:
3串2并
总电压:
607.2V
总容量:
22.72F
燃油消耗测试
在对现有RTGC系统和混合动力RTGC系统进行同样操作的情况下,分别测量燃油的消耗量.
现有RTGC的发电机组是375kW
混合动力RTGC的发电机组是120kW
燃油消耗到底有多少差异?
机组怠速测试(起重机没有任何消耗)
120kW
375kW
5.06升/小时
13.80升/小时
机组怠速测试(只有辅助系统的电力消耗)
120kW
375kW
7.37升/小时
16.24升/小时
模式1吊具下10t负载
120kW
375kW
0.42升/循环
0.75升/循环
闭锁ABCD
开锁CBA
模式2吊具下10t负载
120kW
375kW
0.27升/循环
0.66升/循环
闭锁DCBA
开锁BCD
模式3吊具下10t负载
120kW
375kW
0.51升/循环
1.03升/循环
闭锁ABCD
等待10secCBA
模式4吊具下40t负载
120kW
375kW
1.04升/循环
1.87升/循环
闭锁ABCD
等待10secCBA
六燃油消耗模拟计算
模拟计算的目的是?
我们用于测试的发电机组,正好适用于轮胎吊系统的需要.
用于计算不同容量发电机组燃油消耗比例.
模拟条件
操作方式
1卸车
等待位
车道
车道:
抓取集装箱
数字:
放箱顺序
操作实例:
等待位集卡车闭锁1开锁集卡车闭锁2开锁集卡车闭锁3开锁等待位
(3个箱1组)
2装车
车道:
抓取集装箱
数字:
放箱顺序
操作实例:
等待位1闭锁集卡车开锁2闭锁集卡车开锁3闭锁集卡车开锁等待位
(3个箱1组)
集装箱重量
为了计算燃油消耗,我们必须定义集装箱的箱重,考虑到码头的实际情况.
我们定义…
15吨是集装箱的平均重量
每次操作使用24个集装箱(卸车/装车)
我们假设…
24个集装箱包括1个35吨,2个30吨,3个25吨,5个20吨,5个15吨,5个10吨,和3个5吨的集装箱.
1.测试时的波形实例
起升的速度
(m/sec)
吊具位置
(m)
小车速度
(m/sec)
小车位置
(m)
2.波形实例
储能电容电流
(A)
储能电容电压
(V)
直流母线电压
(V)
箱重(吨)
3.波形实例
发电机组需
要的能量(MJ)
燃油消耗量(升)
模拟结果
节省燃油比率(%)
怠机:
操作
120kW
160kW
200kW
1:
9
53.0
47.2
41.4
2:
8
53.2
47.1
41.1
3:
7
53.4
47.1
40.8
4:
6
55.6
47.1
40.5
5:
5
53.8
47.0
40.2
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- 混合动力 RTGC 系统控制技 混合 动力 系统 控制