0 引言

隨著低碳節(jié)約型社會的**建設(shè)，交通運(yùn)輸行業(yè)也需要積極配合，對于運(yùn)輸港口來說，有必要在此背景下加速實(shí)現(xiàn)場橋的“油改電”，促進(jìn)港口碼頭的節(jié)能減排，降低碼頭的運(yùn)營成本。輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)（Rubber-Tyred container Gantrycrane，RTG）作為港口集裝箱裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、保管以及交接的重要

設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于其是將采油發(fā)電機(jī)組的驅(qū)動作為主要動力來源，因此容易出現(xiàn)能源和成本的浪費(fèi)。以實(shí)際的電能轉(zhuǎn)化情況來看，目前還有著能耗和成本較大，然而能量轉(zhuǎn)換效率較低的不足。在燃油價格普遍較高的背景下，柴油機(jī)排放的一些廢氣、廢油以及廢水和噪聲等都會對周圍的環(huán)境造成較大污染。

因此需要實(shí)施輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)的“油改電”技術(shù)，促進(jìn)節(jié)能減排的同時來降低碼頭運(yùn)營成本。

1 輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)存在的問題

目前輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)的主要驅(qū)動力是柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組，由于間歇式工作狀態(tài)，因此其需要保持待機(jī)，就會形成空耗從而占據(jù)絕大多數(shù)的時間，存在實(shí)際能量轉(zhuǎn)換之間的效率過低、費(fèi)用成本過高的問題，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。由于是柴油機(jī)提供動力，一些氣體、噪聲和廢液污染問題比較嚴(yán)重，對

周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成較大破壞，具體表現(xiàn)在以下 4 個方面：①資源浪費(fèi)，由于輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)**中有不少于 1/4的時間處于待機(jī)狀態(tài)，這些無用功消耗是對成本和資源的巨大浪費(fèi)；②柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)化效率較低，一般在 1/3 左右；③成本過高的原因主要有兩個，一是該機(jī)組的油耗過高，空轉(zhuǎn)時間長會引起成本增加，另一個就是受原油價格波動影響；④在日常維護(hù)方面，柴油電機(jī)機(jī)組只有經(jīng)過頻繁的維修才能保證正常使用，并且一些零部件的更換和保養(yǎng)也是一筆很大的費(fèi)用，是不得不解決的問題。

2 輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)“油改電”技術(shù)原理

首先，對于輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)來說，柴油發(fā)電機(jī)的動力實(shí)現(xiàn)，就是利用柴油將一些化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，然后這些熱能就會再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能作為動力來源，*后再轉(zhuǎn)化為電能供輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)使用。在這一過程中需要進(jìn)行多次的能量轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率非常低下。而通過“油改電”公共市電電網(wǎng)的能量轉(zhuǎn)換來看，其轉(zhuǎn)換效率要比柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組效率高 60%左右，在實(shí)施這種油改電以后，能夠讓輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)的電機(jī)直接外接市電電網(wǎng)，讓能耗得到明顯的降低。而且在集裝箱碼頭作業(yè)模式下，輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)各個機(jī)構(gòu)的電動機(jī)在大部分的作業(yè)時間段內(nèi)，都會受到機(jī)構(gòu)正常動作間隙以及輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)司機(jī)等待操作指令等因素的影響，這會浪費(fèi)一些能量。而通過“油改電”技術(shù)實(shí)施，輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)組可以完全停止運(yùn)行，不進(jìn)行吊箱作業(yè)的時候基本上不會消耗能量，從而實(shí)現(xiàn)能源使用效率的*大化。

3 輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)“油改電”技術(shù)方案

3.1 低架公共直流母線滑觸線方案

低架公共直流母線滑觸線方案的實(shí)施中，公共直流母線系統(tǒng)作為使用方案的主體，具體使用過程中包括電網(wǎng)能量反饋和自動取斷電等技術(shù)。從該方法的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，目前有著明顯的優(yōu)勢，如：有著較好的節(jié)能性，與其他兩種技術(shù)方案相比，能節(jié)省將近一成的能耗。不過，其在使用過程中也受到一些因素的制約，比如：該技術(shù)初期應(yīng)用對場地有著較高的要求，并且往往需要更大的成本投入；在設(shè)備改造上，還會花費(fèi)高昂的改造費(fèi)用；這種滑觸線在供電過程中，一旦電滑車發(fā)生故障將對其產(chǎn)生較大影響。在該方案的后期應(yīng)用中，一些受電小車往往需要很高的成本對其進(jìn)行維護(hù)，工作量比較大，并且在對起重機(jī)司機(jī)的操作技能要求比較高等。

在該方法的應(yīng)用過程中，在實(shí)施“油改電”之前，輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組就需要為相應(yīng)的交流電來提供能量，然后再在輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)上設(shè)置出技術(shù)系統(tǒng)。并且當(dāng)輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)各個機(jī)構(gòu)都在發(fā)電狀態(tài)下運(yùn)行時，一些再生電能需要讓公共直流母線電壓升高至 730 V 以上。為了達(dá)到這一目的，需要在技術(shù)方案實(shí)施過程中設(shè)置出一種能耗電阻器來消耗再生電能，這樣就可以讓輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)在單獨(dú)作業(yè)過程中，避免一些能源的消耗。并且為了具體使用中將這種再生電能的利用率達(dá)到*大，還需要將輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)上的一些小型公共直流母線系統(tǒng)進(jìn)行并聯(lián)，這樣就可以讓多臺場橋同時運(yùn)行，提高整體作業(yè)效率。而當(dāng)公共直流母線電網(wǎng)下的多臺“油改電”輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)工作過程中出現(xiàn)了再**電狀態(tài)，并且這些再生能量不能夠在該段公共母線內(nèi)完全消耗完成，此時在應(yīng)對措施上需要注重直流電的整改，將晶體管變流單元轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定直流電，因?yàn)橹绷麟娍梢愿玫胤答伒焦材妇€當(dāng)中。并且在這一過程架設(shè)中，還需要在集裝箱堆場相鄰的箱區(qū)內(nèi)來架設(shè)出低架滑觸線和側(cè)滑供電線路，并且對一些自動伸縮受電器進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，然后將其安裝在海陸側(cè)鞍梁上。確保其能夠和一些輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)大車進(jìn)行同步移動，實(shí)現(xiàn)對輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)的移動供電。如果場橋有著轉(zhuǎn)場作業(yè)的需求，此時司機(jī)就可以按照實(shí)際工況，直接用按鈕來做出合理控制。并且適時的對一些外接直流電源進(jìn)行切斷，能夠讓整個發(fā)電機(jī)組有著穩(wěn)定的供電狀況。并且實(shí)施之后的轉(zhuǎn)場工作。等轉(zhuǎn)到指定場以后，在對受電器接觸滑觸網(wǎng)進(jìn)行控制，讓柴油發(fā)電機(jī)組停止工作，轉(zhuǎn)化為外部直流電源來提供動力，從而實(shí)現(xiàn)“油轉(zhuǎn)電”模式的運(yùn)行。

3.2 低架交流安全滑觸線方案

低架交流安全滑觸線方案一般采用 440 V 交流電源的三相四線制供電方式，以取代電滑車形式向起重機(jī)供電。這種方案，電路比較簡單，對設(shè)備的整體改造量也比較小，在架設(shè)過程中高度比較低，線路維修也比較方便。不過，與低架公共直流母線滑觸線方案相同，這種方法在初期應(yīng)用過程中對場地有著較高的要求，而且往往還需要對場地地面做出大量改造。由于是低架形式，箱區(qū)之間的滑觸線連接始終是一個需要面對的重要問題。所以在起重機(jī)跑偏時，非常容易出現(xiàn)拉壞滑觸線的現(xiàn)象，這也是該方法在應(yīng)用中比較明顯的缺點(diǎn)。*后，在其應(yīng)用過程中，還必須考慮技術(shù)方案的維護(hù)工作量。一般來講，該方案的維護(hù)工作量很大，導(dǎo)致線路電壓也比較大，一些再生能量不能很好地回饋到電網(wǎng)當(dāng)中，往往只能以能耗電阻器的形式被消耗。

3.3 電纜卷盤方案

電纜卷盤方案也是輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)“油改電”技術(shù)方案實(shí)施的重要途徑，其主要由電纜卷盤、控制系統(tǒng)、供電電纜、地面接線箱、電纜插頭、導(dǎo)纜架等部分組成。以電纜卷盤應(yīng)用現(xiàn)狀來看，其在一些單機(jī)改造上有著更大的使用空間。對于場地也沒有很高的要求，相應(yīng)地場地工作改造量也比較小。另外，由于該方案采用電纜供電，供電故障率比較低，不需要進(jìn)行過多的維護(hù)。利用該方案時需要注意，當(dāng)改造規(guī)模較大時投入的成本也較高。另外，在對機(jī)上改動時往往工作量較大，需要增加設(shè)備的整體自重。而且一些再生能量通過能耗電阻器的消耗，還不能很好的反饋到電網(wǎng)當(dāng)中，也是該方案應(yīng)用中需要重視的問題?？傊?，一些場地面積小且起重機(jī)數(shù)量比較少的小型碼頭，比較適用這種技術(shù)方案。

3.4 高架滑觸線方案

高架滑觸線供電方式的系統(tǒng)組成主要包括滑觸線饋電系統(tǒng)、輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)取電裝置。具體應(yīng)用：將電車銅滑觸線作為主要的載流導(dǎo)體架設(shè)到輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)頂上，一般來說主要的架設(shè)高度為 25 m 以上，而塔架之間的距離則大約為 150 m。與其他方案相比，這種高架滑觸線方案不僅架

設(shè)的電線桿數(shù)量比較少，場地空間占用也比較節(jié)省，平時也不需要刻意維護(hù)，另外供電質(zhì)量相對較高，復(fù)雜性也比較簡單。不過對適用面也有著一定的要求，對于一些狹長的場地，一般需要中大規(guī)模 10~20 臺，設(shè)備密度也需要保持中等，這些都是高架滑觸線方案需要注意的地方。

4 結(jié)語

綜上所述，與傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)組驅(qū)動相比，“油改電”技術(shù)方案能大大改善輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)電源質(zhì)量，對于設(shè)備整體故障率的降低有著積極作用。當(dāng)輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)過街或者轉(zhuǎn)場時，提前啟動柴油發(fā)電機(jī)組，能夠在斷開市電后仍能保持交流電源的不間斷，并較好地解決起重機(jī)夜間作業(yè)時因?yàn)殡娫辞袚Q造成照明間斷的問題，有著極高的應(yīng)用價值。