馮偉

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家將推進(jìn)節(jié)能減排工作、加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略任務(wù)。國(guó)務(wù)院在對(duì)大氣污染防治工作部署中提出“推進(jìn)排放不達(dá)標(biāo)工程機(jī)械、港作機(jī)械清潔化改造和淘汰，重點(diǎn)區(qū)域港口、機(jī)場(chǎng)新增和更換的作業(yè)機(jī)械主要采用清潔能源或新能源”。本文主要是在分析秦皇島港集裝箱碼頭傳統(tǒng)RTC使用現(xiàn)狀和存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)RTG“油改電”技術(shù)進(jìn)行了研究，進(jìn)而對(duì)剛性滑觸線(xiàn)“油改電”關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了梳理。

關(guān)鍵詞：RTG; “油改電”技術(shù);集裝箱

秦皇島港集裝箱碼頭推進(jìn)燃油輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)（RTG）的“油改電”技術(shù)改造工作，既有利于落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排政策，又有利于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，對(duì)加快向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型港口轉(zhuǎn)型，建設(shè)綠色低碳港口具有十分重要的積極意義。

1 傳統(tǒng)RTG使用現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

秦皇島港集裝箱碼頭擬改造的輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)為傳統(tǒng)RTG，額定起重量為41t，配有一個(gè)可伸縮的裝卸集裝箱吊具，用于碼頭后方堆場(chǎng)堆垛集裝箱和對(duì)拖掛車(chē)上的集裝箱等重箱裝卸作業(yè)，并可利用吊架或吊具的吊耳起吊特殊的集裝箱或其它貨物。

傳統(tǒng)RTG常利用柴油發(fā)電機(jī)組作為動(dòng)力源，存在能耗高、排放嚴(yán)重、使用成本高、維修保養(yǎng)工作量大等問(wèn)題。

（1）傳統(tǒng)RTG主要以柴油發(fā)電機(jī)組作為動(dòng)力源，經(jīng)過(guò)熱能、機(jī)械能多種能量轉(zhuǎn)換后變成電能，能量轉(zhuǎn)換效率低，造成設(shè)備能耗大，用電成本高。根據(jù)RTG的工作特性，柴油機(jī)的功率需滿(mǎn)足RTG的最大運(yùn)行功率，為平均功率的3-5倍，因此柴油機(jī)大部分時(shí)間是在效率較低的狀態(tài)下工作。

（2）傳統(tǒng)RTG在轉(zhuǎn)場(chǎng)、待機(jī)時(shí)，無(wú)功消耗很大，據(jù)計(jì)算平均一臺(tái)RTG每小時(shí)空耗的柴油就達(dá)15升。

（3）柴油發(fā)電機(jī)組的日常維護(hù)成本較高。

（4）柴油發(fā)電機(jī)組大修成本較高。為保證柴油發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，柴油發(fā)電機(jī)組每隔一定的時(shí)間就要進(jìn)行大修，平均年D級(jí)保養(yǎng)及大修費(fèi)用約為30000元。

除此之外，柴油機(jī)氣體排放、噪聲、廢油水泄漏，均對(duì)港口形成較大的污染，不利于港口生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)化。

2 RTG“油改電”改造方案

秦皇島港集裝箱碼頭針對(duì)RTG“油改電”進(jìn)行了研究，分析并提出了基于提高生產(chǎn)效率、加強(qiáng)節(jié)能減排、提升安全生產(chǎn)保障的兩種設(shè)備改造方案，并對(duì)此兩種方案的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了比對(duì)。

2.1 剛性滑觸線(xiàn)改造方案

2.1.1 剛性滑觸線(xiàn)實(shí)現(xiàn)供電的ERTG基本原理

在集裝箱堆場(chǎng)的箱區(qū)內(nèi)，架設(shè)剛性滑觸線(xiàn)供電線(xiàn)路。當(dāng)ERTG在箱區(qū)作業(yè)時(shí)，所需動(dòng)力由專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的集電裝置，將城市用電從滑觸線(xiàn)輸送到ERTG。ERTG沿滑觸線(xiàn)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)箱區(qū)的工作覆蓋。當(dāng)ERTG需轉(zhuǎn)場(chǎng)到另一箱區(qū)作業(yè)時(shí)，則切斷城市供電電源與ERTG的聯(lián)系，改由設(shè)備發(fā)電機(jī)組供電并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場(chǎng)。轉(zhuǎn)到指定堆場(chǎng)后，工作動(dòng)力重新切換為由市電供電。

2.1.2 剛性滑觸線(xiàn)供電方式的技術(shù)特點(diǎn)

（1）以剛性滑觸線(xiàn)和軌道式集電小車(chē)為主要構(gòu)成的輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)“油改電”技術(shù)的系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了剛性滑觸線(xiàn)對(duì)ERTG的移動(dòng)供電。

（2）采用自動(dòng)取電裝置既提高了供電系統(tǒng)的可靠性，消除了雨天環(huán)境下人工插拔插頭的危險(xiǎn)，又降低了人工成本，提高了設(shè)備的利用率。

（3）采用超聲波測(cè)距技術(shù)，應(yīng)用于ERTG的防碰撞安全保護(hù)。

（4）采用超聲波測(cè)距裝置連續(xù)測(cè)量ERTG與集電車(chē)軌道之間的距離，以此控制大車(chē)兩側(cè)運(yùn)行電機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)了大車(chē)行走的自動(dòng)糾偏或停機(jī)。

2.2 電纜卷筒方案

2.2.1 工作原理

供電原理：電纜卷筒供電方式是在門(mén)架一側(cè)設(shè)置電纜卷筒，電纜纏繞在電纜卷筒上，電纜的一端與ERTG的整機(jī)供電回路連接，另一端沿著碼頭地面的電纜槽，連接至相應(yīng)的市電接線(xiàn)箱。ERTG行走時(shí)，電纜卷筒根據(jù)ERTG與市電接線(xiàn)箱的距離收放電纜。

2.2.2 電纜卷筒供電方式的技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用低壓供電，電纜截面大，電纜卷筒上的卷繞長(zhǎng)度受限制，電纜采用拖動(dòng)方式，對(duì)電纜摩擦較大，對(duì)電纜的柔性要求較高。

（2）ERTG行走距離受到電纜長(zhǎng)度的限制，行走范圍小，轉(zhuǎn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)插拔電纜接頭復(fù)雜，操作時(shí)間稍長(zhǎng)。

（3）若配備的電纜較長(zhǎng)，則壓降較大;同時(shí)因整套電纜卷筒系統(tǒng)的重量較大，加重了龍門(mén)吊的整機(jī)重量進(jìn)而加大輪壓，起動(dòng)作業(yè)時(shí)存有偏載現(xiàn)象，因此龍門(mén)吊在準(zhǔn)備行走會(huì)存在瞬時(shí)扭動(dòng)的現(xiàn)象。

（4）設(shè)備需增設(shè)電纜卷盤(pán)安裝平臺(tái)，安裝平臺(tái)位置需進(jìn)行詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算，并結(jié)構(gòu)局部加強(qiáng)。如出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)對(duì)設(shè)備原結(jié)構(gòu)造成一定損壞，具有一定風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 兩種方案技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比

（1）方案1機(jī)上改造要增加電源切換及取電小車(chē)，機(jī)上改造成本低;方案2要增加電纜卷筒、電纜卷筒安裝平臺(tái)，機(jī)上改造成本高。

（2）方案1對(duì)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)受力無(wú)影響，設(shè)備改造無(wú)難度;方案2增加的電纜卷筒平臺(tái)及電纜卷筒重量較大，使得設(shè)備門(mén)腿的受力發(fā)生變化，具有一定的改造技術(shù)難度和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

（3）方案1地面基礎(chǔ)需安裝滑觸線(xiàn)及鋼支架，基礎(chǔ)投資成本高;方案2地面需增加隔離墩和接線(xiàn)箱基礎(chǔ)投資少。

（4）方案1長(zhǎng)期維護(hù)沒(méi)有大的元器件需要更換，長(zhǎng)期維護(hù)成本低;方案2需3-4年更換一次上機(jī)電纜，長(zhǎng)期維護(hù)成本高。

因兩個(gè)方案整體投資及回收時(shí)間相差不大，經(jīng)綜合分析比較，方案1更符合港口實(shí)際，最終采用剛性滑觸線(xiàn)改造方案。

3 剛性滑觸線(xiàn)“油改電”關(guān)鍵技術(shù)

3.1 滑觸線(xiàn)架設(shè)

低架滑觸線(xiàn)供電線(xiàn)路平行于ERTG軌道鋪設(shè)在兩箱區(qū)中間盲道上，沿ERTG行使方向布置T型滑觸線(xiàn)供電線(xiàn)路，T型滑觸線(xiàn)單層雙側(cè)水平布置。每場(chǎng)架設(shè)3條滑觸線(xiàn)，兩個(gè)箱區(qū)共用一個(gè)回路，分別供立柱兩側(cè)的ERTG取電，每個(gè)箱區(qū)最多有2臺(tái)ERTG同時(shí)作業(yè)。

3.2機(jī)上取電裝置

為適應(yīng)供電的需要，對(duì)原輪胎式集裝箱起重機(jī)進(jìn)行部分機(jī)械與電氣系統(tǒng)改造，保留原有柴電機(jī)組，在市電供電出現(xiàn)問(wèn)題及設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，由柴電機(jī)組臨時(shí)提供動(dòng)力。改造采用新型ERTG自動(dòng)插拔供電系統(tǒng)，將具有伸縮裝置的自動(dòng)小車(chē)直接裝在ERTG上，使用時(shí)小車(chē)自動(dòng)伸出在滑觸線(xiàn)軌道上行走，離開(kāi)軌道時(shí)小車(chē)自動(dòng)縮回減小空間方便轉(zhuǎn)場(chǎng)。

3.3 轉(zhuǎn)場(chǎng)電源切換

原柴電機(jī)組保留，ERTG轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)使用柴電機(jī)組供電，所以需增加兩種電源的轉(zhuǎn)換裝置，該裝置能自動(dòng)切換，互相聯(lián)鎖。利用自動(dòng)插拔供電系統(tǒng)，在ERTG進(jìn)入堆場(chǎng)時(shí)，在引導(dǎo)區(qū)由伸縮裝置將自動(dòng)小車(chē)推至上下靠板，通過(guò)開(kāi)口軌道將小車(chē)升至與ERTG立架連接的2條或4條上下平行布置的導(dǎo)軌槽。

3.4 自動(dòng)糾偏與防碰撞安全裝置

自動(dòng)糾偏超聲波測(cè)距裝置為三個(gè)超聲波探頭，分別設(shè)置在大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)外側(cè)的前側(cè)、中間、后側(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大車(chē)與滑觸線(xiàn)結(jié)構(gòu)架間的距離，當(dāng)三個(gè)探頭監(jiān)測(cè)距離不等時(shí)，說(shuō)明ERTG已走偏，根據(jù)程序中控制策略，實(shí)時(shí)調(diào)整兩側(cè)大車(chē)的行走速度，使設(shè)備回正到原有跑道。防碰撞安全裝置為兩套超聲波探頭，安裝在設(shè)備外側(cè)的前后兩端，當(dāng)自動(dòng)糾偏出現(xiàn)異常，設(shè)備走偏并接近滑觸線(xiàn)將要發(fā)生碰撞時(shí)，防碰撞安全裝置起作用，整機(jī)停機(jī)。

4 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益分析

“油改電”技術(shù)改造是利用市政供電作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)RTG運(yùn)行的先進(jìn)技術(shù)，具備環(huán)保、節(jié)能、安全、設(shè)備故障率等優(yōu)點(diǎn)，投產(chǎn)當(dāng)年減少二氧化碳排放量4751.50噸。項(xiàng)目改造完成后，百萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱作業(yè)至少減少二氧化氮排放量50噸，一氧化碳排放量19噸，二氧化硫排放量5.4噸。

5 結(jié)論

今年是“十四五”規(guī)劃開(kāi)局之年，提高能源效率、節(jié)約能源是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，同時(shí)也是我國(guó)的主要減排對(duì)策之一。目前，港口RTG機(jī)的“油改電”經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行與設(shè)施獲得了行業(yè)的一致好評(píng)，并且隨著“油改電”項(xiàng)目的不斷增多和實(shí)施，“油改電”的技術(shù)水平也長(zhǎng)足發(fā)展。RTG“油改電”技術(shù)改造不僅符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式從粗放型向集約型根本轉(zhuǎn)變的需要，而且有利于促進(jìn)我國(guó)能源利用效率的提高。

（河北港口集團(tuán)有限公司， 河北 秦皇島 066002）