[实用新型]一种船用抓斗挖掘机的节能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种船用抓斗挖掘机的节能装置，特别是一种利用超级电容作为缓冲动力源的节能装置，应用于船用抓斗挖掘机中。 

背景技术

现有的在能源日趋严峻的今天，节能减排已经成为了社会跟企业共同关注的话题。因为它不仅能够减少社会的能源损耗，减轻环境的负担，而且能够增加企业的经济效益。 

船用抓斗挖掘机因为作业情况的特殊性，抓斗从高位置下放到水下，抓取水下泥沙，升高到高位置，转动到卸载船位置。卸载泥沙，然后再转会原来位置，完成一个作业周期。 

在整个过程中，抓斗提升跟回转需要消耗外部能量，在抓斗下放跟回转制动过程中产生再生能量，此部分能量目前的处理方法是通过能耗电阻消耗掉，白白浪费掉。具体为船用抓斗挖掘机采用的是PLC变频控制系统，在产生再生能量时，交流电机工作在发电状态，电能回馈到直流母线，使直流母线电压升高，制动单元（DBU）检测直流母线电压，当母线电压升高到制动单元打开的设定值时，DBU的IGBT打开，电流通过能耗电阻，以热能的方式消耗再生制动能量，从而使母线电压保持在正常范围内。按照能量守恒，理论上整个作业过程所需消耗的能量只需要目前所需消耗的60%。这就意味着目前有40%的能量是白白浪费了，这些包括了：抓斗下放过程中和回转制动过程中消耗在能耗电阻上的制动能量，以及能量转换过程中产生的消耗等等。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、能高效的回收浪费的能量、工作安全可靠、运行稳定的船用抓斗挖掘机的节能装置。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是该船用抓斗挖掘机的节能装置，其特点是：由电流互感器、提升变频器、提升电机、回转变频器、回转电机、超级电容器组件、电容管理及其均衡组件和DC/DC转换装置组成，所述DC/DC转换装置由正反两个方向工作的双向DC/DC转换装置与单向DC/DC转换装置组成，所述提升变频器、回转变频器和电容管理及其均衡组件与发电机组相连，所述提升变频器和回转变频器并联设置，所述提升变频器与提升电机串连，所述回转变频器与回转电机串连，所述双向DC/DC转换装置一端与提升变频器直流母线相连，一端与超级电容相连，所述单向DC/DC转换装置一端与回转变频器相连，一端与超级电容相连，所述DC/DC转换装置设有电源电路，控制电路，所述电源电路与电容管理及其均衡组件相连，所述控制电路与电容管理及其均衡组件和电流互感器相连。 

本实用新型所述的DC/DC转换装置的220V电源电路与电容均衡及其管理组件相连。由电容均衡及其管理组件供电。 

本实用新型所述的DC/DC转换装置的升压信号端、降压信号端、反馈端与电容均衡及其管理组件相连。 

本实用新型所述的双向DC/DC转换装置的控制电路与电流互感器相连。 

本实用新型所述的双向DC/DC转换装置与提升变频器相连的导线上设置有双向DC/DC电压自检装置、双向DC/DC电流自检装置。 

本实用新型所述的单向DC/DC转换装置与回转变频器相连的导线上设置有单向DC/DC电压自检装置、单向DC/DC电流自检装置。 

本实用新型还设置有节能柜，所述的DC/DC转换装置、电容管理及其均衡组件、超级电容器组件设置在节能柜中。 

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果： 

（1）功率补偿功能——该节能装置可在保证主机性能及各项技术参数符合要求的前提下，降低主机发动机功率，减少发动机组的负荷，从而达到节能的目的。

（2）再生能源回收功能——该装置在挖掘机的抓斗下降的过程中，可高效的回收下降过程所产生的再生电能，将这些电能贮存在电容器中，以便再次利用。 

（3）延长发动机寿命——该系统可以改善发动机的运行工况，降低对发动机的冲击，使发动机始终平稳的工作在轻负荷下。 

（4）节油功能——采用了该装置以后，发动机的运行工况得以改善，提高了燃油利用率，并且该装置能高效回收抓斗下降过程中产生的再生电能，从而降低了发动机的油耗。 

本实用新型技术方案的使用，有效的把消耗在能耗电阻上的再生能量储存起来加以利用，不但可以减少浪费，而且还可以降低对柴油机功率的需求。由此可以得知，储存和利用船用抓斗挖掘机再生制动能量的研究与运用将有重大的现实意义和经济利益。整个装置设计合理，工作过程智能可靠。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。