超大型全自动集装箱码头AGV电池更换站的布置模式

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所属分类:AGV设计资料
摘要

合理的充换电方式是超大型全自动集装箱AGV中的一个重要课题,洋山四期对多种充换电方式进行比选后,采用整体更换电池方案。对超大型全自动集装箱码头AGV电池更换站的方案进行了比选,并结合洋山四期码头AGV换电站的设计理念,对原设计方案加以优化与改善,从而得到最终的布局模式。

目前AGV使用纯电池作为动力系统的港口主要有荷兰RWG、APMTMVII、厦门远海、青岛,其中荷兰RWG、APMTMVII码头均为2013年码头建设项目,AGV电池选用铅酸电池,在码头内布置有电池换电站,目前码头及换电站均已成功运营,运行状况得到了业界广泛的认可[1]。

厦门远海自动化码头与青岛自动化码头为国内自动化码头先驱者,AGV电池选用锂电池,在码头海侧交换区设有机会充电的装置,唯一的区别在于两者堆场的布置情况大相径庭,目前运行状况还有待时间的检验。由于国外自动化码头已采用整体更换电池方案,并得到实际营运的证实,而国内自动化码头刚起步,机会充电方式的可靠性尚未得到证实,为了便于充电设施的集中管理、提高AGV的设备利用率、简化大型码头的供电设施,减少自动化区域的故障点,降低相关设施检修维护时对自动化作业的影响,本工程AGV采用更换电池的方式[2]。

1 换电站设计理念

电池更换站及其辅助设备应在第一阶段满足50台AGV的充电要求,在第二阶段满足最终130台AGV的充电要求,交付的电池更换站设置在AGV码头前沿运行区域的两端。电池更换工艺能适应AGV车辆使用需求,且电池更换工艺简便;充电机、电池架等设备布置紧凑合理、技术先进、合理减少占地面积;设备选择安全可靠,具有电池充电、电池更换、电池监控、电池维护等功能;控制电池充电的环境温度并监控性能参数,延长电池的使用寿命[3]。

由于AGV每小时运行9个循环,每个循环耗电3.9kW·h(AGV单位时间内运行的循环次数越多,理论上来说行驶的距离会越短,消耗的电能会随之降低),8h耗电总量约为281kW·h,并且需求平均电池更换时间≤6min,则AGV换电站设计需求见表1。

超大型全自动集装箱码头AGV电池更换站的布置模式

表 1 AGV 换电站设计需求

2 换电站方案比选

2.1方案1:一个大换电站+一个小换电站

大换电站:1)1个机器人+2个AGV更换位置;2)一共配备6×8=48电池更换位;3)其中第一阶段配套26个备用电池,第二阶段配套40个备用电池;4)处理能力为每小时更换14块电池(图1)

超大型全自动集装箱码头AGV电池更换站的布置模式

图 1 方案 1 大换电站布置方式

小换电站:1)1个机器人+1个AGV更换位置;2)一共配备6×5=30电池更换位;3)其中第一阶段配套26个备用电池,第二阶段配套29个备用电池;4)处理能力为每小时更换9块电池.

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