专利名称：一种柴油发电机节能系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于发电机节能技术，具体的说是涉及一种柴油发电机节能系统。
背景技术：
轮胎式集装箱门式起重机(简称RTG)所装备的发动机为发电用柴油机，发电用柴油机只有怠速和全速两种速度。发电用柴油机的功率是按起吊重箱最大过载能力设计的， 使得发电机在起吊空箱、转场等轻负荷的情况下依然保持全速运行，柴油发电机产生的能量不能完全被用尽，多余能量只能消耗在电阻上。港口 RTG —般采用300kW 600kW的主柴油发电机组供电，只要处于工作状态，无论是否起吊集装箱，发电机组都处于运行状态。某堆场统计数据表明RTG平均每月运行400h，而空载运行近200h，空载率约为50%。即使在非空载工况下，RTG也仅在重箱起升过程中需要提供额定功率，几乎90%的运行时间处于轻负荷状态，而柴油发电机不能跟随负荷的大小改变供油量，时常处于“大马拉小车”的状态。目前现有技术中RTG的节能减排技术改造方案有1、“油改电” ；2、电动RTG ；3、超大容量电容组；4、增加待机柴油发电机组等四种方式。其中“油改电”方案的改造成本较大，对电网扩容有很高要求，并且限制了 RTG的灵活性；电动RTG的方案是油电混合动力方案，在堆场作业时，采用地面导轨或滑触线路由市电供电，该方案改造难度大，且转场操作复杂；超大容量电容组方案可节油12 % 30 %，但是超大容量电容组改造成本大，性价比不高；增加待机柴油发电机组方案，数据显示可节约23%的燃油，但是增加待机柴油发电机组会对主机组频繁起停，会使主发电机的故障率大大增加。如何能够提供一种从根本上节省燃油、降低排放的柴油发电机改造方案成为人们迫切的需求。
实用新型内容本实用新型为了克服现有技术存在的不足，通过对柴油发电机负载所需实际功率的检测以及直流储能单元，控制该系统的输出电压和频率符合负载的要求，从而实现油量同负载的全程匹配，提供一种从根本上节省燃油、降低排放的柴油发电机节能系统。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种柴油发电机节能系统，包括柴油发电机和负载，在柴油发电机和负载之间依次串接有整流装置、升压器和逆变器，在升压器和逆变器之间连接有一储能单元，在逆变器和负载之间连接有一能量转换器，能量转换器和柴油发电机相连接，柴油发电机为变速柴油发电机。所述储能单元为超级电容，外加的超级电容主要用于能量的缓冲。所述变速柴油发电机包括一设有全程调速器的柴油机和一与所述柴油机同轴连接的同步发电机。所述能量转换器的作用是不管柴油机转速如何，同步发电机发出的低频率低压电也能通过能量转换器泵升至满足用电设备可使用的额定电压和额定频率要求的电量。实现手段为通过电力电子设备将非工频交流电进行整流以及对发电机的转矩进行控制，负载的变化引起直流母线功率的变化，该功率变化动态地提供了柴油机组供油量的调节信号， 油量供给执行机构根据信号调节油门大小，从而实现燃油的最优控制。本实用新型的有益效果是本实用新型直接以负载变化实现柴油发电机调节，最大化节省了柴油发电机的能耗，同时采用能量转换器实现能量转换，传递效率非常高，实现了控制过程效率的最优化和油量同负载的全程匹配，改变以往RTG发电机组在轻负荷状态时仍工作于全速状况下造成的高耗油状况。本实用新型既不改变RTG的灵活性，又能从根本上节省燃油、降低排放。本实用新型的柴油发电机节能系统完成试验室试验后，交通部节能检测中心对该系统进行了现场测试，记录了 100%负载的试验过程和节油数据在20min内起升、下放35t 的重箱5次，耗油仅2. 8L。本实用新型在广州港南沙集装箱码头进行的RTG现场模拟试验证明，在生产效率相同的情况下，Ih的耗油量为20英尺集装箱提吊10次，原耗油16. 5L，采用本实用新型的节能系统耗油8L，节油率50%;40英尺集装箱提吊10次，原耗油18L，采用本实用新型的节能系统耗油11L，节油率接近40%。
图1是本实用新型柴油发电机节能系统的能量转换示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。实施例一种柴油发电机节能系统，包括柴油发电机和负载，在柴油发电机和负载之间依次串接有整流装置、升压器和逆变器，在升压器和逆变器之间连接有一储能单元，在逆变器和负载之间连接有一能量转换器，能量转换器和柴油发电机相连接，柴油发电机为变速柴油发电机。储能单元为超级电容，变速柴油发电机包括一设有全程调速器的柴油机和一与柴油机同轴连接的同步发电机。能量转换器将发电机发出的交流电转变成可利用的直流电能，并通过对负载所需的实际功率的检测以及直流储能单元，控制该系统输出电源的电压和频率符合负载的要求，从而实现油量与负载的全程匹配。本实用新型通过给柴油发电机组调速，使柴油发电机组可以根据负载的变化而改变柴油机组的转速，达到节油的目的。柴油发电机的使用特性主要有负载特性、速度特性和调速特性。经试验得出，在相同负载的功率下，转速为1200r/min时的耗油量低于ISOOr/ min时的耗油量。为使输出的电压和频率满足RTG的用电要求，在节能系统中增加一个逆变器，以满足RTG的用电要求。柴油发电机低速运转时发出的电足以支持RTG除起升以外的所有用电，如照明、 空调、行走等，此外还会有富余的电量，为了不浪费这些电能，本节能系统采用一组储能单元将其收集起来，同时收集的还有下放箱子时势能转换的电能，用于补偿提升重箱时电能的消耗。当系统判断到负载增加时，自动将柴油机调速到所需转速或额定转速，令发电机发出足够的电量来完成起升重箱的任务。最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
权利要求1.一种柴油发电机节能系统，包括柴油发电机和负载，其特征在于在所述柴油发电机和所述负载之间依次串接有整流装置、升压器和逆变器，在所述升压器和所述逆变器之间连接有一储能单元，在所述逆变器和所述负载之间连接有一能量转换器，所述能量转换器和所述柴油发电机相连接，所述柴油发电机为变速柴油发电机。
2.根据权利要求1所述的柴油发电机节能系统，其特征在于所述储能单元为超级电容。
3.根据权利要求1或2所述的柴油发电机节能系统，其特征在于所述变速柴油发电机包括一设有全程调速器的柴油机和一与所述柴油机同轴连接的同步发电机。
专利摘要本实用新型公开了一种柴油发电机节能系统，包括柴油发电机和负载，在柴油发电机和负载之间依次串接有整流装置、升压器和逆变器，在升压器和逆变器之间连接有一储能单元，在逆变器和负载之间连接有一能量转换器，能量转换器和柴油发电机相连接，柴油发电机为变速柴油发电机。本实用新型直接以负载变化实现柴油发电机调节，最大化节省了柴油发电机的能耗，同时采用能量转换器实现能量转换，传递效率非常高，实现了控制过程效率的最优化和油量同负载的全程匹配，改变以往RTG发电机组在轻负荷状态时仍工作于全速状况下造成的高耗油状况。本实用新型既不改变RTG的灵活性，又能从根本上节省燃油、降低排放。
文档编号H02P9/04GK202309602SQ20112044792
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者吴爱军 申请人:上海佳泰机电设备有限公司