轮胎式起重机的位能回收及其应用研究

发布时间：2017-07-02 11:04

  本文关键词：轮胎式起重机的位能回收及其应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业的迅速发展,轮胎式起重机凭借其移动灵活、机动特性好等优点在工业生产实践领域得到了十分广泛的应用。然而其工作机构下降时位能转换和电机制动产生的能量转变成电能,消耗在能耗电阻或制动器上,既浪费了能源,又增加了维护成本,还缩短了传动机构部件寿命。因此选取合适的储能元件和储能方式,对起重机位能、制动能等潜在能源进行回收储存再利用,提高能源利用率,是当前研究的热点。 目前针对轮胎式起重机所应用的能量回收技术,是采用母线储能的方式,使起重机能耗得到一定程度降低。但其结构复杂,降低了稳定性与可靠性,不适用于工况与结构都非常复杂的港口轮胎式起重机。本文采用超级电容作为储能元件,提出了一种轮胎式起重机起升机构动力系统节能方案,将负载位能回收、储存、再利用,达到节能降耗、降低营运费用的目的。 本文以轮胎式起重机起升机构直流动力系统为研究对象,分析了起升机构在作业循环过程中的能量转换关系,在研究了直流电机的工作原理、工作特性和电机拖动技术的基础上,设计出由传统起升电机拆分为刚性联接主、辅助两电机的同轴双枢变矩电机,确定了能将起升机构位能回收再利用的新型直流动力节能系统。系统由同轴双枢变矩电机、储能单元、电气控制单元及辅助部分等组成。负载下降时辅助电机单独工作；负载上升时主、辅两电机复合驱动。将LQD16作为试验样机,详细论述了其动力节能系统的工作原理、储能元件的选择及配置方式、起升机构电气控制单元的设计方案、以及位能回收时所需动态励磁控制的实现方法,进行了动力节能系统的小比例模拟试验,以及LQD16试验样机的能耗试验,通过对比分析试验数据,论证了以超级电容为储能元件的动力节能系统在轮胎式起重机上应用的可行性,且与同类传统机型对比节能效率可达30%。
【关键词】：轮胎式起重机 直流动力系统 能量回收 超级电容 励磁控制
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景与意义9-10
• 1.2 混合动力技术相关介绍10-13
• 1.2.1 混合动力技术的应用实例10-12
• 1.2.2 混合动力系统国内外研究现状12-13
• 1.3 超级电容国内外发展现状13-14
• 1.4 课题的提出与本文主要研究内容14-16
• 1.4.1 课题的提出14
• 1.4.2 本文主要研究内容14-16
• 第2章 直流动力节能系统方案设计16-30
• 2.1 轮胎式起重机动力系统概述16-21
• 2.1.1 直流电机结构及工作原理16-18
• 2.1.2 他励直流发电机的工作特性18-20
• 2.1.3 串励直流电动机的工作特性20-21
• 2.2 直流电机拖动的相关技术21-23
• 2.2.1 直流电机可逆原理21-22
• 2.2.2 刚性联接双电机拖动技术22-23
• 2.3 动力系统节能方案23-26
• 2.3.1 试验机型起升动力系统分析23-24
• 2.3.2 位能回收及利用节能方案设计24-26
• 2.4 同轴双枢变矩电机的研究26-29
• 2.4.1 复合驱动的数学模型26-28
• 2.4.2 工作原理及选择28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 储能元件的选择与计算30-44
• 3.1 储能元件的性能比较30-32
• 3.2 超级电容简介32-35
• 3.2.1 超级电容的结构及储能原理32-34
• 3.2.2 超级电容的工作特性34-35
• 3.3 储能元件的选配35-43
• 3.3.1 最大可回收能量计算35-40
• 3.3.2 超级电容的选择40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 节能系统控制单元设计44-60
• 4.1 起升机构电气控制单元设计44-48
• 4.1.1 电气控制系统实验电路设计44-46
• 4.1.2 试验样机电气控制系统设计46-48
• 4.2 他励辅助电机励磁控制系统研究48-59
• 4.2.1 他励辅助电机励磁控制的数学模型48-52
• 4.2.2 电压反馈控制系统研究52-53
• 4.2.3 硬件设计53-57
• 4.2.4 软件设计57-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 节能系统试验结果分析60-67
• 5.1 小比例模拟试验数据分析60-64
• 5.1.1 试验方案60-61
• 5.1.2 试验数据分析61-64
• 5.2 LQD16样机能耗试验数据分析64-66
• 5.2.1 试验方案65-66
• 5.2.2 试验数据分析66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-72

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本文编号：509609