门机起升系统能量回馈利用改进

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节能降耗作为目前经济发展的主流趋势，日益得到了广泛地重视。我港作为省 双30”重点企业，承担着较重的节能减排任务。对于杂货港务分公司来讲，现有的26台门座式起重机属于高耗能生产设备，每台门座式起重机年均耗电约在14万度左右，在作业过程当中由电机产生的回馈能量十分可观，具有较好的回收利用潜力。

2 总体思路我们准备在起升机构增加回馈能量回收装置，将回馈能量回收后反镭电网，-是可以稳定电网总体电压，提高供电质量；二是可以节约电能，降低单机能耗。

3 具体技术方案保留原有起升机构的支持、开闭电气柜中制动单元、制动电阻回路，增加-面回馈单元电气柜，支持、开闭变频器的直流母线接至回馈单元人口，回馈单元出口接至电源柜电网，实现能量回溃回馈单元的启动电压设置要小于制动单元，在产生回馈能量时，回馈单元首先进行启动工作，将电能从直流母线回馈到电网，当瞬时回馈能量较大时，多余部分将从制动单元、制动电阻上消耗，保证系统的安全。

实施具体的改进技术方案后，回馈装置的增加，使得变频器实现了四象限运行～电机产生的再生电能，通过- 系列的变化，能够以标准的工频正弦波的形式反馈到电网。该装置具有完全故障保护功能，同时具备过热、过电流、短路、故障自诊断及保护输出功能，因此其使用安全性良好，还能够实现双向主动电压跟踪，具有良好的制动制、后期维护成本低，长期使用经济效益更为明显。

现方案针对发电企业对照明环境的特殊要求，研发出有针对性的工业照明灯具，并且量身定做的照明设计方案，在保证理想照明效果的同时，最大程度地减少了照明灯具的使用数量，降低了功耗，并保证整套照明系统在寿命期内稳定、正常的使用，确保各区域生产作业对照明的调整性能，使用更加方便。整套装置全程经过噪声过滤，不会污染电网，也不会对其他通讯设备造成干扰。

经过长期的跟踪观察和有关数据测量，电网中的设备使用效果良好，达到了预期的目的，具备理论与实践相结合的推广性。

4 创新点及关键技术本项技术改进在保留原有控制方式的基础上，增加了- 套新的回馈能量回收装置。电机产生的回馈能量不再以传统的热能直接被浪费掉，将回馈能量返至电网之后，有效提高了电网的稳定性，改善了以往电网的供电质量，有效提高了电能的利用率，降低了单机能耗，具有非成观的节能减排效果。

门机起升系统能量回馈利用改进关键的技术：(1)使变频器实现四象限运行，节电率达到了20%；(2)再生能量回馈电网效率达到了97%，增加了电网运行的经济效益； (3)热损耗降低到能耗制动的3%以下，降低了电气房的温度； (4)有完全故障保护，使用更加安全； (5)具有双向自动电压跟踪，使用更加方便。

5 效益分析起升机构的支持和开闭使用的2台电机功率为90kW，均采用132kW变频器驱动，作业时会频繁进行上升与下降。以支持电机为例，额定功率90kW，电机工作效率90%，变频器工作效率95%，满载恒速时，转矩工作在额定转矩的90%，假设其-个工作周期内包括：正向加速时间为2s，正向恒速时间15s，正向减速时间2s，零速时间20s，反 向加速时间2s，反向恒速时间15s，反向减速时间高要求。0作者简介：郑新海 (1976-)，男，浙江温州人，珊溪水力发电厂 中级水机水电工程师，研究方向：电力生产管理；施前伟 (1978-)，男，浙江金华人，温州市水利局中级水机水电工程师，研究方向：电力生产管理。

1072s，-个动作周期为78s，整个动作周期内速度、转矩、功率呈线性增长或线性衰减趋势。

设-台门机年工作时间为2000时，则当支持、开闭电机采用回馈单元后的平均功率为：135kW x 1×28l×l527 W × 1×2)× 1r 1 1 、 1- l 9kW×x263kW×15117kW×j×2 I 0.9×0.95 I z / J 20.65kW - 11.74kW 8.91kW采用制动电阻能耗制动方式下的平均功率为：1厂 1 1 、 1 素 主x281kW 15 27 主 0.9x0.95 20·65kW可见，在门机的支持、开闭电机采用回馈单元后，-年节省的电量至少为：W2×2000Hour×1 1.75kW46960度折合电费约为4万余元。

因此，对支持、开闭变频器采用回馈制动，按照年工作2000&时计算，即可节电近5万度，节能率至少在20%以上，节能效果非常显著。

在项目实施后，由于电网电压的稳定性明显提高，使得门机运行更加平稳，直接减少了门机的故障发生率，有利于门机上各种继电保护功能的有效运行 ，降低了因电压频繁波动造成的跳闸现象，提高了门机的作业效率，年均可减少电网维修费用3万余元，提高装卸效益9万余元。

综合估算， 在实施回馈能量利用改进方案之后，-台门机年均可以增加经济效益16万余元。

6 门机起升系统能量回馈利用改进项目运行报告507群门机节能改进设备投人运行后取得了良好的作业及经济效果。经过-段时间运行测试后，回馈制动改进后的支持开闭电机总节能效率可达30%，整机节能效率可达13.7%，具体计算过程如下： (1)统计时间：5月2日～5月28日； (2)数据：门机作业量；数据来源：杂货公司机械二队提供；(3)数据：门机总耗电量；数据来源：507#门机总电表读数；(4)数据：回馈电量；数据来源：回馈电表读数。

6.1 整机节能效率根据现场数据，5月2日至5月28日期间共消耗电能21lOkWh，回馈电能289kWh，因此整机的电能回馈率为：289/210×1O0% 13.7%1O86.2 支持开闭电机节能效率本次节能改造方案只对支持、 开闭电机进行了节能改造，因此，计算支持开闭电机的节能效率，更能反映此次的节电效果，计算过程如下：门机作业时-个工作周期大约90s(现场测量获取)：其中包括旋转2次，每次26s，抓斗lOs，放斗lOs，起升8s，下降8s；变幅和行走由于工作时间较短，在此忽略不计。

各电机额定功率分别为：支持、开闭90kW，旋转37kW，变幅55kw，行走4个1 lkW电机，按电机额定功率计算-个作业周期内耗电量为：旋转：抓斗：开斗：提升：2 墅 .o69 kWl1360090 kW xl0..0.25 kwh36oo-90kW-x10T)10.253600兰兰鱼兰 o.4k3600下降历时8s，此时回馈制动装置工作，向电网回馈电能。

- 个周期内有支持开闭电机参与的工况有：抓斗、放斗以及提升，支持开闭消耗电能占整机总电能的比例为：：垄 ± ： 兰 100%：45.7%0.250.250.41.0695月2日到5月28日期间，507#f-j机共计消耗电能21 lOkWh，其中支持开闭消耗电量为：21 10×45.7% 964.27kWh根据现场电表计算，在此期间回馈装置回馈总电量为289kWh，因此支持开闭电机的回馈率为：289/964.27×100%30%由于计算时忽略变幅和行走所耗电量，实际回馈率应略高于上述计算值。

综上所述，本次节能项目，相对于支持开闭，节能效率大于30%，节电效果明显。按照2009年单台门机的平均作业量约70万吨计算，年节电量约为：700000×(2110/9891.5)×13.7%20456.86O