一种门式起重机的供电系统及门式起重机

摘要

本发明提供了一种门式起重机的供电系统，包括：电池组，用于驱动门式起重机大车行走机构的第一电机，小车行走机构的第二电机，起升机构的第三电机，及其他电气系统。根据本发明的技术方案，以电池的方式为门式起重机供电，增加了门式起重机的机动性，摆脱了对柴油机的依赖，降低能耗。本发明还提供了一种使用该供电系统的门式起重机。

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及门式起重机的供电系统、 具有该供电系统的门式起重机。

背景技术

在当前的工程机械当中，其动力来源主要通过设备上配置柴油机来获 取工作动力，例如轮胎式集装箱门式起重机，是目前集装箱存放区的主要 操作机械，其动力来源也是柴油机组。

传统的轮胎式集装箱门式起重机的供电方案是柴油发电机组发电，输 出负载分四路。前三路分别供设备起升机构、小车机构、大车机构等变频 器使用，另外一路通过隔离变压器后，供设备商照明、控制等辅助设备使 用。由于动力来源于柴油发电机组，在设备将重物势能转换成电能的时 候，能量没有出路，只能增加制动电阻，将势能转换成热能消耗。由于工 作性质和动力配置的原因，传统轮胎吊柴油发电机组方式的燃油利用率只 有8％到13％，且存在噪声大、尾气排放不达标、维修费用及运行成本高 的缺点。

随着技术进步，市场上的轮胎式集装箱门式起重机出现了两种方式的 能量供给，一种是以柴油机发电为能源，另一种是以市电为能源。

分析当前的轮胎式集装箱门式起重机的节能改造，效率最高的当属 “油改电”方式(以市电为能源)，设备直接从电网获取能量，由重物势 能转化得到的电能回馈到电网中。在获得了最大节能效率的同时，“油改 电”又牺牲了设备的机动性，存在转场时费时费力、需双动力配置等问 题。加上“油改电”对码头的初始投资大、占用码头大量空间，一直很难 在中小码头上推广。

轮胎式集装箱门式起重机的另外一种改造方式从柴油机着手，有以下 两种手段。一种是提高柴油机的效率，减小柴油机的功率；第二种是增加 能量缓冲设备，在柴油机低负载时，将能量进行存储。但是这种方式仍然 不能摆脱柴油机的束缚，实际上是将能量缓冲设备容量与柴油机功率的比 例进行调整，或者就是更换缓冲设备的材质，没有从根本上改变起重机的 供电方式。

因此，需要一种用于门式起重机的供电方式，可以摆脱柴油机的束 缚，增加工程机械的机动性，并且能够减少能耗和运营成本。

发明内容

考虑到上述背景技术，本发明所要解决的一个技术问题是提供一种供 电系统，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种具有上述供电系统 的门式起重机，能够增加门式起重机的机动性，提高能量利用率。

根据本发明的一个方面，提供了一种门式起重机的供电系统，包括： 电池组，用于为门式起重机大车行走机构的第一电机，小车行走机构的第 二电机，起升机构的第三电机，及其他电气系统供电。

电池组的具体容量可以根据设备类型、功率、作业频率计算获得。采 用电池组为门式起重机供电，摆脱了柴油机的束缚，该电池组更换灵活， 转场方便，增加门式起重机的灵活性。

在上述技术方案中，优选地，所述电池组中的电池采用串联或并联或 串联和并联结合的连接方式进行组合。

在电池组采用串联和并联结合的连接方式组合时，这样，一旦某组电 池损坏，还有其他组电池可用，保证电池组为门式起重机正常供电，也方 便快速单组或整个电池组的更换。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：充电器，连接至所述电池 组，用于将充电电源的交流电转化成直流电并传输至电池组。

在上述技术方案中，优选地，所述充电器安装在所述门式起重机中。

在上述技术方案中，优选地，所述充电器安装在所述门式起重机外围 的预定位置处。

利用充电器可以方便为电池组充电，并且能够稳定充电电源，充电器 的安装没有固定位置，可以直接设置在门式起重机中，也可以设置在方便 为电池组充电的其他位置。

在上述技术方案中，优选地，所述电池组还用于存储由门式起重机动 作产生的动能和/或势能转化得到的电能。

采用上述技术方案，能够回收能量，充分利用再生能量，继续为门式 起重机的负载提供能量。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：监控器，连接至所述电池 组，监测所述电池组的状态，在监测到所述电池组损坏时，进行报警。

采用上述技术方案，能够时刻监测电池组的使用状态，在出现不正常 状态(例如电池量不足、损坏)，提醒工作人员，采取相应措施，保证电 池组的正常工作。

在上述技术方案中，优选地，所述监控器还连接至所述充电器，在监 测到所述电池组的电池容量已满时，切断所述充电器的充电通路以及在监 测到所述电池组所存储的电能余量减小到阈值时，进行报警并控制所述大 车行走机构的第一电机，所述小车行走机构的第二电机，所述起升机构的 第三电机和/或所述其他电气系统工作在低功率状态。

这样，在电池组的电池量不足时，使负载工作在低功率状态，可以延 长电池组的工作时间，使门式起重机可以行驶到充电电源处为电池组充 电。

在上述技术方案中，优选地，所述监控器还用于在所述充电器对所述 电池组进行充电并且所述电池组驱动所述大车行走机构的第一电机，所述 小车行走机构的第二电机，所述起升机构的第三电机和/或所述其他电气 系统运行时，监测所述电池组的工作参数。

在上述技术方案中，优选地，所述工作参数包括温度、电量、电压和 /或电流，所述监控器在所述温度超出预定温度值时，减小所述电池组的 充电电流以及在所述电压低于预定电压值时，切断所述电池组的输出电源 通路。

因此，充电完成后，自动切换充电电源，防止电池过充。并且如果电 池组的电池余量达到保护的阈值时，输出报警，甚至可以阻止大功率的大 车行走机构的第一电机，小车行走机构的第二电机，起升机构的第三电机 和/或他电气系统继续运行，可以保证门式起重机运行到最近的充电处对 电池组进行充电。

根据本发明的另一方面，还提供了一种门式起重机，包括如上述任一 技术方案中所描述的门式起重机的供电系统。

根据本发明的技术方案采用纯电动方式给门式起重机供电，通过更换 电池或者充电方式实现电能补充。在不增加设备成本，或者略微增加成本 的情况下，能大幅度减少后期运行费用，而且不影响设备的机动性和性 能，具有零排放、使用成本低、无噪音、机动性强、充电方式多样等优 点。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的供电系统的框图；

图2示出了根据本发明的又一实施例的供电系统的示意图；以及

图3示出了根据本发明的实施例的用于门式起重机的供电方法的流程 图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附 图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是， 本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明 并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的供电系统的框图。

如图1所示，根据本发明的实施例的门式起重机的供电系统，包括： 电池组100，用于将所存储的电能提供给门式起重机，将电池组中的电能 经过直流到直流转换器或直流到交流转换器进行转换后供给门式起重机的 大车行走机构的第一电机200，小车行走机构的第二电机300，起升机构 的第三电机400，及其他电气系统500。电池组的具体容量可以根据设备 类型、功率、作业频率计算获得，在本例中可以设计为640VDC。采用电 池组为门式起重机供电，摆脱了柴油机的束缚，该电池组更换灵活，转场 方便，增加门式起重机的灵活性。

其中，电池组100中的电池采用串联或并联或串联和并联结合的连接 方式进行组合。

这样，在采用串联和并联结合的连接方式时，一旦某组电池损坏，还 有其他组电池可用，保证电池组为门式起重机正常供电，也方便快速单组 或整个电池组的更换。

在上述技术方案中，优选地，还可以包括：充电器104，连接至电池 组100，用于将充电电源的交流电转化成电池组100需要的稳定的直流电 并传输至电池组100，如果充电电源波动，可以稳定充电电源。该充电器 104可以安装在门式起重机中，也可以安装在门式起重机外围的预定位置 处，例如专门的充电站。

在门式起重机将重物放下后的势能转化为电能，产生的再生电能加在 电池组100的直流侧，直接为电池组100充电。因此，能够回收能量，充 分利用再生能量，继续为门式起重机的负载提供能量。

如图2所示，根据本发明的供电系统除了图1中所示的电池组100之 外，还可以包括：监控器102，连接至电池组100，监测电池组100的状 态，在监测到电池组100损坏时，进行报警。

采用上述技术方案，能够时刻监测电池组的使用状态，在出现不正常 状态(例如电池量不足、损坏)，提醒工作人员，采取相应措施，保证电 池组的正常工作。

监控器102还连接至充电器104，在监测到电池组100的电池容量已 满时，切断充电器104的充电通路以及在监测到电池组100所存储的电能 余量减小到阈值时，进行报警并控制大车行走机构的第一电机200，小车 行走机构的第二电机300，起升机构的第三电机400和/或其他电气系统 500工作在低功率状态。

因此，充电完成后，自动切换充电电源，防止电池过充。并且如果电 池组的电池余量达到保护的阈值时，则输出报警，甚至可以阻止大功率的 大车行走机构的第一电机200，小车行走机构的第二电机300，起升机构 的第三电机400和/或其他电气系统500继续运行，可以保证门式起重机 运行到最近的充电处对电池组进行充电。

监控器102还可以在充电器104对电池组100进行充电并且该电池组 100驱动大车行走机构的第一电机200，小车行走机构的第二电机300， 起升机构的第三电机400和/或其他电气系统500运行时，监测电池组100 的工作参数。工作参数可以包括温度、电量、电压和/或电流，监控器102 在温度超出预定温度值时，减小电池组100的充电电流以及在电压低于预 定电压值时，切断电池组100的输出电源通路。

因此，可以边充电边工作，节约充电时间，提高工作效率。在电池组 边充电边放电的过程中，如果监控器102检测到电池组的温度过高时，可 以进行报警，减小充电电流，进而防止电池组的温度过高，保证电池组的 正常工作，以最佳方式对电池进行充电，保证电池的使用寿命。另外，如 果检测到电池组的电压过低，也可以进行报警，阻止将电能输入至负载机 构，等待电池组的电压上升到可供使用的状态。

从上述内容可知，电池组100能够与监控器102进行通讯，向监控器 102输出电池状态以及接收来自监控器102的控制指令。

如图2所示的供电系统示例，在门式起重机为轮胎式集装箱门式起重 机时，根据其工作要求，设置了不同的运行机构，A为起升机构逆变器， B为小车机构逆变器，C为大车机构左逆变器，D为大车机构右逆变器， E为辅助设备逆变器，F为正弦波滤波器+隔离变压器。其中，A、B、 C、D、E、F是为用电设备(负载机构)服务的，基本的作用就是从电池 端将直流电源逆变成需要的交流电源供后端负载机构使用，A、B、C、D 分别驱动各负载机构，例如，起升机构逆变器A为起升机构的第三电机 400服务，小车机构逆变器B为小车行走机构的第二电机300服务。对于 E侧，通过逆变器+电源宏+正弦波滤波器实现输出3相380VAC，50Hz的 电源，为保证三相平衡，增加隔离变压器。G为辅助设备(例如照明设 备)及控制电源，连接至正弦波滤波器+隔离变压器F。

在此，本领域内的技术人员应该理解，图2的示例是针对轮胎式集装 箱门式起重机设计的，如果换成其他工程机械，那么相应的改变负载机构 即可，因此，根据本发明的技术方案可以应用于各类工程机械，实现纯电 动供电方式，清洁简便。

根据本发明的实施例的门式起重机，包括如上述各技术方案所描述的 供电系统。应该理解，还可以包括但不限于履带式起重机。

采用根据本发明的纯电动供电方式，通过不增加成本或者略微增加成 本的方式，大幅度降低能耗、减小噪音、减少排放，大幅度降低后期运行 费用，具有较高的经济性和实用性，特别适用于中小型港口的应用，解决 了“油改电”后的轮胎式集装箱门式起重机的转场问题。

如图3所示，根据本发明的实施例的用于门式起重机的供电方法，包 括以下步骤：步骤302，将电池组的电能提供给门式起重机，以驱动门式 起重机的行走机构的第一电机，小车行走机构的第二电机，起升机构的第 三电机，及其他电气系统。电池组的具体容量可以根据设备类型、功率、 作业频率计算获得。采用电池组为门式起重机供电，摆脱了柴油机的束 缚，该电池组更换灵活，转场方便，增加门式起重机的灵活性。

在上述技术方案中，优选地，采用串联或并联或串联和并联结合的连 接方式对电池进行组合，得到电池组。在采用串联和并联结合的连接方式 时一旦某组电池损坏，还有其他组电池可用，保证电池组为门式起重机正 常供电，也方便快速单组或整个电池组的更换。

可以在门式起重机中安装充电器，也可以在门式起重机外围的预定位 置处安装充电器，例如专门的充电站，为电池组充电，如果充电电源波 动，可以稳定充电电源。

在上述技术方案中，优选地，还包括以下步骤：监测电池组的电池容 量，在电池容量已满时，切断充电器的充电通路；监测电池组的电能状 态，在所存储的电能余量减小到阈值时，进行报警并控制负载机构工作在 低功率状态；监测电池组的状态，在监测到电池组损坏时，进行报警。因 此，可以实时监测电池组的状态，一旦发现电池组损坏、电能已充满或电 能不足，则可以提醒操作人员，进行下一步的保护措施。

在上述技术方案中，优选地，在充电器对电池组进行充电并且电池组 驱动行走机构的第一电机，小车行走机构的第二电机，起升机构的第三电 机和/或他电气系统运行时，监测电池组的工作参数，工作参数包括温 度、电量、电压和/或电流，在温度超出预定温度值时，减小电池组的充 电电流以及在电压低于预定电压值时，切断电池组的输出电源通路。

以上结合附图详细说明了根据本发明的技术方案，采用纯电动方式给 门式起重机供电，通过更换电池或者充电方式实现电能补充。在不增加设 备成本，或者略微增加成本的情况下，能大幅度减少后期运行费用，而且 不影响设备的机动性和性能，具有零排放、使用成本低、无噪音、机动性 强、充电方式多样等优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于 本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。