郑火碾

（厦门国际货柜码头有限公司，福建厦门 361000）

0 引言

随着低碳节约型社会的全面建设，交通运输行业也需要积极配合，对于运输港口来说，有必要在此背景下加速实现场桥的“油改电”，促进港口码头的节能减排，降低码头的运营成本。

轮胎式集装箱龙门起重机（Rubber-Tyred container Gantry crane，RTG）作为港口集装箱装卸、转运、保管以及交接的重要设备，在实际运行过程中，由于其是将采油发电机组的驱动作为主要动力来源，因此容易出现能源和成本的浪费。以实际的电能转化情况来看，目前还有着能耗和成本较大，然而能量转换效率较低的不足。在燃油价格普遍较高的背景下，柴油机排放的一些废气、废油以及废水和噪声等都会对周围的环境造成较大污染。因此需要实施轮胎式集装箱龙门起重机的“油改电”技术，促进节能减排的同时来降低码头运营成本。

1 轮胎式集装箱龙门起重机存在的问题

目前轮胎式集装箱龙门起重机的主要驱动力是柴油发电机机组，由于间歇式工作状态，因此其需要保持待机，就会形成空耗从而占据绝大多数的时间，存在实际能量转换之间的效率过低、费用成本过高的问题，对企业的经济效益产生影响。由于是柴油机提供动力，一些气体、噪声和废液污染问题比较严重，对周边地区的生态环境造成较大破坏，具体表现在以下4 个方面：①资源浪费，由于轮胎式集装箱龙门起重机一天中有不少于1/4的时间处于待机状态，这些无用功消耗是对成本和资源的巨大浪费；②柴油机发电机组的能量转化效率较低，一般在1/3 左右；③成本过高的原因主要有两个，一是该机组的油耗过高，空转时间长会引起成本增加，另一个就是受原油价格波动影响；④在日常维护方面，柴油电机机组只有经过频繁的维修才能保证正常使用，并且一些零部件的更换和保养也是一笔很大的费用，是不得不解决的问题。

2 轮胎式集装箱龙门起重机“油改电”技术原理

首先，对于轮胎式集装箱龙门起重机来说，柴油发电机的动力实现，就是利用柴油将一些化学能转化为热能，然后这些热能就会再转化为机械能作为动力来源，最后再转化为电能供轮胎式集装箱龙门起重机使用。在这一过程中需要进行多次的能量转换，导致转换效率非常低下。而通过“油改电”公共市电电网的能量转换来看，其转换效率要比柴油发电机机组效率高60%左右，在实施这种油改电以后，能够让轮胎式集装箱龙门起重机的电机直接外接市电电网，让能耗得到明显的降低。而且在集装箱码头作业模式下，轮胎式集装箱龙门起重机各个机构的电动机在大部分的作业时间段内，都会受到机构正常动作间隙以及轮胎式集装箱龙门起重机司机等待操作指令等因素的影响，这会浪费一些能量。而通过“油改电”技术实施，轮胎式集装箱龙门起重机的柴油发电机组可以完全停止运行，不进行吊箱作业的时候基本上不会消耗能量，从而实现能源使用效率的最大化。

3 轮胎式集装箱龙门起重机“油改电”技术方案

3.1 低架公共直流母线滑触线方案

低架公共直流母线滑触线方案的实施中，公共直流母线系统作为使用方案的主体，具体使用过程中包括电网能量反馈和自动取断电等技术。从该方法的应用现状来看，目前有着明显的优势，如：有着较好的节能性，与其他两种技术方案相比，能节省将近一成的能耗。不过，其在使用过程中也受到一些因素的制约，比如：该技术初期应用对场地有着较高的要求，并且往往需要更大的成本投入；在设备改造上，还会花费高昂的改造费用；这种滑触线在供电过程中，一旦电滑车发生故障将对其产生较大影响。在该方案的后期应用中，一些受电小车往往需要很高的成本对其进行维护，工作量比较大，并且在对起重机司机的操作技能要求比较高等。

在该方法的应用过程中，在实施“油改电”之前，轮胎式集装箱龙门起重机发电机机组就需要为相应的交流电来提供能量，然后再在轮胎式集装箱龙门起重机上设置出技术系统。并且当轮胎式集装箱龙门起重机各个机构都在发电状态下运行时，一些再生电能需要让公共直流母线电压升高至730 V 以上。为了达到这一目的，需要在技术方案实施过程中设置出一种能耗电阻器来消耗再生电能，这样就可以让轮胎式集装箱龙门起重机在单独作业过程中，避免一些能源的消耗。并且为了具体使用中将这种再生电能的利用率达到最大，还需要将轮胎式集装箱龙门起重机上的一些小型公共直流母线系统进行并联，这样就可以让多台场桥同时运行，提高整体作业效率。而当公共直流母线电网下的多台“油改电”轮胎式集装箱龙门起重机工作过程中出现了再生发电状态，并且这些再生能量不能够在该段公共母线内完全消耗完成，此时在应对措施上需要注重直流电的整改，将晶体管变流单元转化为稳定直流电，因为直流电可以更好地反馈到公共母线当中。并且在这一过程架设中，还需要在集装箱堆场相邻的箱区内来架设出低架滑触线和侧滑供电线路，并且对一些自动伸缩受电器进行特殊设计，然后将其安装在海陆侧鞍梁上。确保其能够和一些轮胎式集装箱龙门起重机大车进行同步移动，实现对轮胎式集装箱龙门起重机的移动供电。如果场桥有着转场作业的需求，此时司机就可以按照实际工况，直接用按钮来做出合理控制。并且适时的对一些外接直流电源进行切断，能够让整个发电机组有着稳定的供电状况。并且实施之后的转场工作。等转到指定场以后，在对受电器接触滑触网进行控制，让柴油发电机组停止工作，转化为外部直流电源来提供动力，从而实现“油转电”模式的运行。

3.2 低架交流安全滑触线方案

低架交流安全滑触线方案一般采用440 V 交流电源的三相四线制供电方式，以取代电滑车形式向起重机供电。这种方案，电路比较简单，对设备的整体改造量也比较小，在架设过程中高度比较低，线路维修也比较方便。不过，与低架公共直流母线滑触线方案相同，这种方法在初期应用过程中对场地有着较高的要求，而且往往还需要对场地地面做出大量改造。由于是低架形式，箱区之间的滑触线连接始终是一个需要面对的重要问题。所以在起重机跑偏时，非常容易出现拉坏滑触线的现象，这也是该方法在应用中比较明显的缺点。最后，在其应用过程中，还必须考虑技术方案的维护工作量。一般来讲，该方案的维护工作量很大，导致线路电压也比较大，一些再生能量不能很好地回馈到电网当中，往往只能以能耗电阻器的形式被消耗。

3.3 电缆卷盘方案

电缆卷盘方案也是轮胎式集装箱龙门起重机“油改电”技术方案实施的重要途径，其主要由电缆卷盘、控制系统、供电电缆、地面接线箱、电缆插头、导缆架等部分组成。以电缆卷盘应用现状来看，其在一些单机改造上有着更大的使用空间。对于场地也没有很高的要求，相应地场地工作改造量也比较小。另外，由于该方案采用电缆供电，供电故障率比较低，不需要进行过多的维护。利用该方案时需要注意，当改造规模较大时投入的成本也较高。另外，在对机上改动时往往工作量较大，需要增加设备的整体自重。而且一些再生能量通过能耗电阻器的消耗，还不能很好的反馈到电网当中，也是该方案应用中需要重视的问题。总之，一些场地面积小且起重机数量比较少的小型码头，比较适用这种技术方案。

3.4 高架滑触线方案

高架滑触线供电方式的系统组成主要包括滑触线馈电系统、轮胎式集装箱龙门起重机取电装置。具体应用：将电车铜滑触线作为主要的载流导体架设到轮胎式集装箱龙门起重机顶上，一般来说主要的架设高度为25 m 以上，而塔架之间的距离则大约为150 m。与其他方案相比，这种高架滑触线方案不仅架设的电线杆数量比较少，场地空间占用也比较节省，平时也不需要刻意维护，另外供电质量相对较高，复杂性也比较简单。不过对适用面也有着一定的要求，对于一些狭长的场地，一般需要中大规模10～20 台，设备密度也需要保持中等，这些都是高架滑触线方案需要注意的地方。

4 结语

综上所述，与传统的柴油发电机组驱动相比，“油改电”技术方案能大大改善轮胎式集装箱龙门起重机电源质量，对于设备整体故障率的降低有着积极作用。当轮胎式集装箱龙门起重机过街或者转场时，提前启动柴油发电机组，能够在断开市电后仍能保持交流电源的不间断，并较好地解决起重机夜间作业时因为电源切换造成照明间断的问题，有着极高的应用价值。