一种轨道吊直流供电系统的制作方法

本发明属于自动化集装箱码头设计
技术领域：
，具体地说，是涉及一种轨道吊直流供电系统。
背景技术：
：目前的自动化轨道吊多采用高压电缆卷盘的传统供电方式。卷盘供电方式为交流独立供电系统，每台轨道吊由交流电源供电，并配备独立的变压、整流、逆变系统，虽然每套变压、整理、逆变系统的体积小、价格低，但电缆卷盘需要与轨道吊保持高速同步运行，这对卷盘运行的控制系统的性能要求比较高，且卷盘机构启动及加减速时转动惯量大，对高压电缆、卷盘机构、减速箱的冲击大，磨损剧烈，使用寿命短；卷盘机构减速机、滑环箱等需要定期维护及更换配件，整套卷盘机构维护量大，一般电缆卷盘（包括高压电缆）的使用寿命在5年左右，高压电缆卷盘后期运行、维护成本巨大。技术实现要素：本申请提供了一种轨道吊直流供电系统，通过地面直流供电装置、滑触装置、电刷和集电器向轨道吊提供直流供电，具有初期投入和后期维护成本低、使用寿命长的优点，且可智能优化直流供电以提高供电效率，解决上述现有轨道吊直流供电系统维护成本高、使用寿命短的技术问题。为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：提出一种轨道吊直流供电系统，包括运行在轨道上的轨道吊，还包括地面直流供电装置、滑触装置和集电器；所述地面直流供电装置包括变压器和整流器，其输出连接至所述滑触装置；所述集电器安装于所述轨道吊上；所述集电器通过电刷与所述滑触装置接触；所述地面直流供电装置输出的直流供电，经所述滑触装置、所述电刷和所述集电器供给所述轨道吊，以实现对所述轨道吊的直流供电。进一步的，所述滑触装置包括滑触支架和设置于所述滑触支架上的滑触导轨；所述地面直流供电装置的输出与所述滑触导轨连接；所述集电器通过所述电刷接触所述滑触导轨。进一步的，所述滑触支架为T型支架；所述T型滑触支架的两端分别设置所述滑触导轨。进一步的，所述系统还包括通讯装置；所述通讯装置为设置于所述滑触支架上的通讯滑触导轨。进一步的，所述系统还包括无线通讯装置，所述无线通讯装置包括安装于所述地面直流供电装置的第一通讯装置和安装于所述轨道吊上的第二通讯装置。进一步的，所述第一通讯装置和所述第二通讯装置采用波导管馈电。进一步的，所述地面直流供电装置还包括供电管理模块；所述供电管理模块，用于将当前工况轨道吊作业指令进行优先级排序，按照优先级排序执行当前工况轨道吊作业指令；以及，在轨道吊的工作负荷超出额定负荷时，控制低优先级的轨道吊作业指令延时执行。进一步的，所述系统还包括能量回馈模块；所述地面直流供电系统还包括逆变器；所述能量回馈模块，用于将所述轨道吊回馈的直流电经所述集电器和滑触装置和逆变器回馈至电网；所述供电管理模块，还用于将能够产生能量回馈的轨道吊作业指令与不能够产生能量回馈的轨道吊作业指令组合执行。与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的轨道吊直流供电系统中，包括地面直流供电装置、滑触装置和集电器，地面直流供电装置通过变压器和整流器将电网的交流电转换为轨道吊工作所需的直流电，再通过滑触装置、电刷和集电器向轨道吊提供直流电能，从而实现了轨道吊的移动供电，相比现有技术中采用电缆卷盘供电的方式，减轻了轨道吊整机重量，简化的结构以及移至地面的直流供电模式使得直流供电的可靠性有效提高，降低后期系统维护成本，增长了使用寿命。结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1为本申请提出的轨道吊直流供电系统的系统架构图；图2为本申请提出的轨道吊直流供电系统中滑触支架的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。本申请提出的轨道吊直流供电系统，包括运行在轨道上的轨道吊12、地面直流供电装置13、滑触装置14和集电器15；地面直流供电装置13包括变压器131和整流器132，其输出连接至滑触装置14；集电器15安装于轨道吊13上；集电器15连接滑触装置14，并通过电刷（图中未示出）与导轨11滑动接触；地面直流供电装置13将电网的交流电经变压、整理之后输出直流供电，输出的直流供电经滑触装置14、电刷和集电器15供给轨道吊12，实现了对轨道吊12的直流供电。地面直流供电装置13安装于地面，一套地面直流供电装置可以为多台轨道吊供电；整个集装箱堆场的直流供电系统可以分为多个本申请提出的轨道吊直流供电系统；例如，考虑到直流供电的范围以及地面电源的功率这只，每个轨道吊直流供电系统为4个堆块8台轨道吊供电或5个堆块10台轨道吊供电为佳。集电器15通过固定结构（例如槽钢制作的钢结构）外伸悬挂于轨道吊12上，跟随轨道吊12一起移动，通过电刷与滑触装置14的接触，将电能直接从地面直流供电装置传导至轨道吊，从而实现轨道吊的移动供电。上述的轨道吊直流供电系统，相比现有技术中采用电缆卷盘供电的方式，减轻了轨道吊的整机重量，简化的结构以及移至地面的直流供电模式使得直流供电的可靠性有效提高，降低后期系统维护成本，增长了使用寿命；本申请实施例中，如图2所示，滑触装置14包括滑触支架141和设置或开设于滑触支架上的滑触导轨142；地面直流供电装置13的输出与滑触导轨142连接；集电器15通过电刷接触滑触导轨142。应用中，为降低滑触导轨的供电电压降，选择直流上电点在整条滑触导轨的中间位置，也即，从地面直流供电装置引出的直流低压电缆连接至滑触导轨的中间位置。作为一个优选的实施例，本申请提出的滑触支架141为T型支架；T型滑触支架的两端分别设置有滑触导轨。例如，在集装箱堆场中相邻的4个堆块的直流供电由一部本申请提出的地面直流供电装置提供，每个堆块配置两台轨道吊，地面直流供电装置布置在相邻的4个堆块的中间位置，在两个堆块中间的通道内安装T型滑触支架，每条T型滑触支架两侧的滑触导轨分别给两侧堆块的轨道吊供电。基于本申请提出的轨道吊直流供电架构，相比现有的电缆卷盘供电方式，也改变了原有轨道吊光缆通讯的方式，因此，本申请提出的轨道吊直流供电系统中包含的通讯装置，或者为如图2所示的，为设置于滑触支架上的通讯滑触导轨143，或者，该系统采用无线通讯装置，包括安装于地面直流供电装置的第一通讯装置和安装于轨道吊上的第二通讯装置，基于无线通讯方式实现数据、信号的传输。优选的，在第一通讯装置和第二通讯装置中采用波导管馈电；波导管具有屏蔽性能高的优点，使得通讯信号在传输过程中能够保持较高的信噪比，可以有效避免同频干扰及雷达信号等外界干扰，同时采用实时（RT）通讯机制，系统响应小于10ms，高达100Mb/s以上的通讯带宽能够满足自动化轨道吊系统的控制信号带宽要求和视频传输带宽要求。在本申请提出的轨道吊直流供电系统中，可以实时检测直流输出电压、电流、电网输入电压、温度等参数，对系统具有过压、过流、欠压、绝缘、滤波等保护功能；本申请实施例中，地面直流供电装置13还包括供电管理模块133，用于将当前工况轨道吊作业指令进行优先级排序，按照优先级排序执行当前工况轨道吊作业指令；以及，在轨道吊的工作负荷超出额定负荷时，控制低优先级的轨道吊作业指令延时执行，也即，确保当前正在运行的作业功率之和不超过轨道吊直流供电系统的额定负荷，能够最大限度的降低系统同时工作系数，降低了整个系统的装机容量，实现了使用较小的直流装机容量给多台轨道吊供电，节约了装机成本。本申请提出的轨道吊直流供电系统还包括能量回馈模块16；该能量回馈模块16用于收集轨道吊作业中产生的能量，也即轨道吊产生的能够回馈的直流电，经集电器和滑触装置以及地面直流供电中包括的逆变器，回馈至电网；供电管理模块133则控制将能够产生能量回馈的轨道吊作业指令与不能够产生能量回馈的轨道吊作业指令组合执行，避免馈电的轨道吊作业单独执行，保证轨道吊能够最大限度的使用轨道吊自身或同系统中其他轨道吊回馈的电能，从而节约了电网能源，也促进提高了本系统的直流供电能力。假设每套轨道吊直流供电系统中的8台轨道吊的大车、起升、小车在某一时段不同的运行状态组成整个系统不同的工况，每个机构在不同的负载下有不同的功率需求；例如比较常见的工况：4个堆块的8台轨道吊同时有4台大车加速工作，有2台大车稳态工作，有2台起升在空载工作，这其中，大车峰值功率为849KW，以及稳态功率为343KW，起升空载时峰值功率为464KW，以及稳态功率为376KW，辅助机构功率为20KW，则可以计算8台轨道吊的最大功率为：Pg=(849+20)*4+(343+20)*2+(464+20)*2=5170KW;计算8台轨道吊的稳态功率为：Pw=(343+20)*4+(343+20)*2+(376+20)*2=2970KW。TOS（码头操作系统）将轨道吊作业指令首先发送至轨道吊直流供电系统的供电管理模块，轨道吊作业指令是指一个指令序列组，当一组指令执行时，供电管理模块1）能根据指令顺序控制8台轨道吊执行相应轨道吊作业指令的响应时间，2）将当前8台轨道吊作业工况中需要运行的机构的作业指令按照优先级进行优化组合，3）控制先执行优先级高（可以按照装卸船指令最高、收发箱指令次之、堆场内翻捣指令最低的原则）的轨道吊机构动作指令，4）根据优先顺序控制轨道吊执行机构动作的时间，保证当前正在运行的机构功率之和不超过直流供电系统允许的额定负荷，如超出额定负荷，则控制优先级低的作业指令延时执行；5）控制将能够产生能量回馈的轨道吊作业指令与不能够产生能量回馈的轨道吊作业指令组合执行；一套轨道吊直流供电系统中的4个堆块8个轨道吊中，当其中几台轨道吊机构处于减速或者起升机构下降状态时处于能量回馈状态，产生的回馈电能可以通过公共直流母线供其他轨道吊机构使用，从而可以降低地面直流供电装置的装机总功率，减小装机容量，并且保证某台轨道吊运行时能够最大限度的使用其他轨道吊回馈的电能，从而降低直流供电系统的装机总功率。参照下表一所示的同时工作系数计算，根据本申请提出的轨道吊直流供电方法优化后的8台轨道吊选用同时工作系数为0.65：表一轨道吊数量12345678910同时工作系数10.950.910.870.840.810.780.750.720.69轨道吊直流供电系统10.920.870.830.780.740.690.650.600.56则计算轨道吊直流供电系统的地面直流供电装置的装机总功率为：P=Pg*0.65=5170*0.65=3360KW。应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本
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的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3