一种基于能量回收的电能源管理系统技术方案

本发明专利技术适用于建筑工地施工设备技术领域，提供了一种基于能量回收的电能源管理系统，包括能量回收机构、储能模块、交流电源端、切换开关、检测模块以及电源管理控制器；交流电源端与变频模块相连，用于向负载供电；能量回收机构与储能模块连接，能量回收机构用于将重物下落的下落势能转换成电能，储能模块用于存储转换的电能，并用于向负载供电；检测模块用于检测交流电源端的供电电压数据以及储能模块的的电量数据；检测模块电连接电源管理控制器；切换开关用于控制交流电源端或者蓄电池向负载供电；切换开关电连接电源管理控制器；电源管理控制器用于控制切换开关；本系统能够应用于多种场景，以达到错峰用电，节能减排的目的。节能减排的目的。节能减排的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量回收的电能源管理系统


[0001]本专利技术涉及建筑工地施工设备
，具体涉及一种基于能量回收的电能源管理系统。

技术介绍

[0002]塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，又名“塔式起重机”，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料，属于建筑工地上必不可少的施工设备。
[0003]为适应施工需求，塔吊的高度一般在百米以上，因此通常被塔吊吊起悬空的重物具有很大的重力势能，如此大的重力势能一方面使如何控制钢丝绳(用于起吊重物用)落下多少米变得困难，另一方面也导致重物难以保持一个平稳缓慢的速度降落；而且还浪费了重物所具有的重力势能。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于能量回收的电能源管理系统，将该系统用于塔吊可以提供一种能够收集重物的下落势能并作为储备能源，且使重物下落过程更加平稳缓慢的塔吊。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种基于能量回收的电能源管理系统，所述系统包括能量回收机构、储能模块、交流电源端、切换开关、检测模块以及电源管理控制器；所述储能模块为蓄电池或者超级电容；
[0007]所述交流电源端与变频模块相连，用于向负载供电；交流电源端为电网；
[0008]所述能量回收机构与储能模块连接，能量回收机构用于将重物下落的下落势能转换成电能，储能模块用于存储转换的电能，并用于向负载供电；
[0009]所述检测模块用于检测交流电源端的供电电压数据以及储能模块的的电量数据；所述检测模块电连接电源管理控制器；检测模块至少包括两个传感器，两个传感器分别用于检测交流电源端的供电电压数据以及储能模块的的电量数据，传感器可以为电压传感器或者电流传感器，电源管理控制器可以为单片机或者电脑；
[0010]所述切换开关用于控制交流电源端或者蓄电池向负载供电；所述切换开关电连接电源管理控制器；所述电源管理控制器用于控制切换开关。
[0011]当检测模块检测到交流电源端的供电电力电压不足(如用电高峰期，市电的供电电压不足)的信号时，电源管理控制器控制切换开关切换到储能模块供电；当检测模块检测到储能模块内部电压不足时，电源管理控制器切换到交流电源端供电；又或者检测模块检测到储能模块电能充足(如电量在储能模块满电量百分之80以上)时，电源管理控制器优先使用储能模块供电；通过以上操作，可以实现错峰用电，节能减排的目的。
[0012]本系统具有多种应用场景，比如建筑施工场所中用到的井字架，又比如用于煤矿的竖井起重机。
[0013]进一步地，所述系统用于塔吊，能量回收机构包括能量回收单元、起升电机和收放
线组；能量回收单元用于将重物的下放势能或者重物下落过程中减速时的动能转换成电能；
[0014]塔吊本体包括塔架与载重小车；
[0015]所述塔架上部通过转盘连接有吊臂；
[0016]所述吊臂上设有沿其长度方向铺设的轨道；所述载重小车滑动安装在轨道上；
[0017]所述收放线组包括绳卷筒与缠绕在绳卷筒上的起重绳，起重绳通常为钢丝绳，所述起升电机的转轴与绳卷筒传动连接，所述起重绳末端设有用于钩挂重物的吊钩；吊臂绕转盘旋转，载重小车沿轨道移动，使吊钩处于重物上方，以便吊钩起升重物。
[0018]所述吊臂包括包括相连接的平衡臂和起重臂，且所述平衡臂和所述起重臂分别位于所述塔架的两侧；所述绳卷筒设于平衡臂上，使绳卷筒发挥部分配重作用。
[0019]进一步地，所述能量回收单元为连接起升电机的变频器专用型能量回馈单元，变频器专用型能量回馈单元简称能量回馈单元；
[0020]当重物落下时，重物通过起重绳带动起升电机转轴转动，起升电机转轴转动产生的电能通过能量回馈单元输入储能单元；节能的同时便于制动。
[0021]进一步地，能量回收单元为发电机，所述收放线组与发电机的转子传动连接；在重物下落过程中，所述发电机能够将重物的下放势能转换成电能；所述发电机与储能模块连接，所述储能模块通过切换开关与塔吊上的负载连接；具体的，发电机可以与起重绳传动连接，起重绳移动带动转子旋转，也可以与绳卷筒传动连接，重物落下时，绳卷筒转动带动转子旋转，还可以与收放线组中的定滑轮(定滑轮用于改动起重绳方向使起重绳垂落，也属于收放线组的一部分)传动连接，重物落下时带动定滑轮转动，进而带动转子旋转，此处不作具体限定；以将重物的下落势能转换成电能，并存储于储能模块供用电设备使用。通常情况下，塔吊上的用电设备与市电连接，储能模块作为备用能源，当停电或者用电高峰期时，使用储能模块为用电设备提供电能。
[0022]本塔吊可以在放下重物的过程中，将重物的下落势能转换成电能，并将电能存储在储能模块中；一方面收集了能源，另一方面使重物下落更加平稳(因为一部分重力势能转换成了电能)，也便于控制起重绳放线。
[0023]进一步地，所述绳卷筒的转轴与发电机的转子传动连接；吊钩上钩挂重物，重物落下的过程中带动绳卷筒的转轴旋转，并带动发电机的转子旋转。
[0024]进一步地，所述绳卷筒的转轴通过变速齿轮组与发电机的转子传动连接；变速齿轮组用于将从绳卷筒的转轴传递来的低速大力矩，通过一系列齿轮组合变为高速小力矩，传递给发电机的转子，以起到传递力矩的作用；由于绳卷筒的转轴转速可能达不到发电机转子所需要的转速，因此需要通过变速齿轮组增速。
[0025]所述变速齿轮组包括互相啮合的主动齿轮与从动齿轮；主动齿轮齿数大于从动齿轮齿数；所述主动齿轮设于绳卷筒的转轴上，所述从动齿轮设于变速齿轮传动轴上，所述变速齿轮传动轴与发电机的转子传动连接；具体的，变速齿轮传动轴一端镂空，棘轮机构设于变速齿轮传动轴的镂空端，发电机的转子与棘轮传动连接；当吊钩上的重物被拉起时，棘轮不向转子传递力矩，以减少起升电机的能量消耗。
[0026]进一步地，所述绳卷筒的转轴通过棘轮机构与发电机的转子传动连接；所述棘轮机构用于使绳卷筒的转轴仅能在重物落下时向发电机的转子传递力矩；棘轮只能向一个方
向旋转，而不能倒转，当重物落下时传动棘轮使其旋转，棘轮带动发电机转子转动；当重物提起时，绳卷筒的转轴不传递力矩给发电机，以减少起升电机的能量消耗。
[0027]进一步地，切换开关包括第一接触器和第二接触器；
[0028]所述第一接触器设于交流电源端与负载之间，用于控制市电与负载之间的通断；
[0029]所述第二接触器设于储能模块与负载之间，用于控制储能模块与负载之间的通断；
[0030]所述电源管理控制器能够控制第一接触器和第二接触器的断开及闭合。
[0031]通常情况下，用电设备的供电线路与市电连接，储能模块作为备用能源，当停电或者用电高峰期时，使用储能模块为用电设备供电。电源管理控制器可以为单片机，单片机中可以设置定时模块，所述电源管理控制器根据定时模块控制第一接触器和第二接触器的断开及闭合。如某天晚上9点到晚上12点是用电高峰期；晚上6点时，单片机接受定时模块的信号控制第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能量回收的电能源管理系统，其特征在于，所述系统包括能量回收机构、储能模块、交流电源端、切换开关、检测模块以及电源管理控制器；所述交流电源端与变频模块相连，用于向负载供电；所述能量回收机构与储能模块连接，能量回收机构用于将重物下落的下落势能转换成电能，储能模块用于存储转换的电能，并用于向负载供电；所述检测模块用于检测交流电源端的供电电压数据以及储能模块的的电量数据；所述检测模块电连接电源管理控制器；所述切换开关用于控制交流电源端或者蓄电池向负载供电；所述切换开关电连接电源管理控制器；所述电源管理控制器用于控制切换开关。2.根据权利要求1所述的一种基于能量回收的电能源管理系统，其特征在于，能量回收机构包括能量回收单元、起升电机和收放线组；能量回收单元用于将重物的下放势能或者重物下落过程中减速时的动能转换成电能；所述收放线组包括绳卷筒(2)与缠绕在绳卷筒(2)上的起重绳，所述起升电机的转轴与绳卷筒(2)传动连接，所述起重绳末端设有用于钩挂重物的吊钩(3)。3.根据权利要求2所述的一种基于能量回收的电能源管理系统，其特征在于，所述能量回收单元为连接起升电机的能量回馈单元；当重物落下时，重物通过起重绳带动起升电机转轴转动，起升电机转轴转动产生的电能通过能量回馈单元输入储能单元。4.根据权利要求2所述的一种基于能量回收的电能源管理系统，其特征在于，能量回收单元为发电机，所述收放线组与发电机(4)的转子传动连接；在重物下落过程中，所述发电机(4)能够将重物的下放势能转换成电能；所述发电机(4)与储能模块连接，所述储能模块通过切换开关与塔吊上的负载连接。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯余，
申请(专利权)人：长沙中塔智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：