轮胎式集装箱门式起重机节能技术应用与发展_图文

1、轮胎式集装箱门式起重机节能技术应用与发展交通部水运科学研究院 洪 钐 刘晋川 饶京川 苏国萃摘 要:介绍当前国内外轮胎式集装箱门式起重机(RTG的节能技术方案,分析RTG 油改电 应用的主要技术特点,指出RTG节能技术的发展方向。关键词:RTG;节能;油改电Application and D evelopment of Energy-Saving Techno logyfor Rubber T ired Type of Container G antry C raneW ater bor ne Transportation I nstitute H on Shan Liu Ji n chuan

2、 R ao Jin chuan Su Guocui Abstract:Th is article i n troduces the technical schemes for t he energy-sav i ng i n rubber ti red type o f conta i ner gan-try cranes(RTGall over the wo rl d,analyzes t he m a i n technical fea t ures of the change fro m o il into e lectr i c ity i n t he appl-i ca tion

3、o f RTG,and po i nts out its deve lop m ent o f the energy-sav i ng techno logy.K ey w ords:RTG;ene rgy-sav i ng;change from o il i nto e l ec tric ity据统计,至2005年底,世界各地集装箱码头共有约6400台轮胎式集装箱门式起重机(RTG在作业。这种机械是集装箱专业化码头堆场的主力设备,它具有可灵活转场作业、工程投资少等特点,受到广大港口码头的欢迎。但是,RTG由柴油发电机组驱动,能量转换效率低,能耗大,成本高。随着当前国际油价的持续上涨,内燃

4、驱动设备的使用成本还会继续上升。此外,柴油机气体排放、噪声、废油水泄漏,均给港口带来较大的污染。多年来,世界各国竞相投入力量试图改进RTG 驱动技术。主要包括:(1S i e m ens公司的经济节能型RTG。采用D I-CO发动机控制器、水冷高速同步永磁发电机、DUO 水冷式变频器等,使发动机具有随RTG载荷变化的快速伺服能力,并处于最佳的运行区域或怠速状态,以取得最佳经济油耗的工作速度。(2TM GE的节能电控系统。采用可变速发动机、变流器、逆变器等,在RTG需求功率较小时,通过使发动机工作在额定速度以下,实现降低油耗、噪声和维护成本的目的。(3Yaska w a-RTG。通过合理降低柴油

5、机 发电机组容量,并采用超级电容作为蓄能元件,达到节省燃油消耗的目的。(4ZP M C的绿色RTG。应用超级电容和节能控制系统组成的电力平衡系统,将集装箱下降时的位能储存起来,在起升或待机时使用。通过码头现场使用或实验室运行试验,上述技术方法均具有较明显的节能效果1。但是,RTG驱动系统的改进需要采用专用发动机、发电机或专用控制系统等,造成设备成本提高,维护性能降低,节能技术应用的经济效益不明显,在新技术推广方面一直没有大的进展。近年来,国内科研院所、港口企业等,以新的思路在RTG节能技术应用方面开展工作,取得了明显成绩,具有代表性的就是RTG的 油改电 。目前,RTG 油改电 技术主要有3种

6、供电方式。1 RTG的刚性滑触线供电其基本原理是,在集装箱堆场的箱区内架设刚性滑触线供电线路。当电动RTG(e RTG在箱区作业时,关闭柴油发电机组,所需动力由专门设计的集电装置将城市用电从滑触线输送到e RTG。e RTG沿滑触线移动,实现对整个箱区的工作覆盖。当e RTG需转场到另一箱区作业时,则切断电源与e RTG的联系,改由柴油发电机组供电。转到指定堆场后,柴油发电机组停止工作,重新切换为由市电供电。本项技术现已在青岛港形成规模化应用。刚性滑触线供电方式对集电器与滑触线之间的相对位置要求严格。集电器在沿滑触线滑动过程中,其固定支架与滑触线之间的横向偏移不得超过 15mm,纵向偏移不得超

7、过 20mm。青岛港借鉴18Po rt Operati on 2008 N o 2(Ser i a l N o 178轨道式机械行走平稳的特性,以集电车轨道等效替代起重机轨道,在集装箱堆场的箱区边缘架设滑触线支撑架,在支撑架上架设滑触线及安装集电车轨道,集电车可沿轨道跟随e RTG 移动,满足了刚性滑触线使用的精度要求,突破了刚性滑触线不能应用于轮胎式起重机械的限制,实现了对e RTG 的移动供电。主要技术特点如下:(1轨道式集电车滑触供电系统。在箱区边缘埋设滑触线立柱,将刚性滑触线通过悬吊架固定在滑触线立柱上(见图1,悬吊架两侧安装与滑触线平行的集电车轨道,轨道上设有数台集电车,通过集电车上

8、的集电器、输电电缆和快速插头插座,将电力从滑触线输送到e RTG 。滑触线4根1组(三相四线悬吊、固定在吊架上。每根滑触线的截面积为700mm 2,额定电流为1000A,其容量能满足3台e RTG 同时作业的需求。图1 刚性滑触线、悬吊架、集电车轨道(2柔性牵引的集电车。移动式集电车主要包括车体、行走轮、备用轮、导向轮,以及防碰撞缓冲装置、防翻转坠落保护装置(见图2。为适用e RTG 跑偏、晃动的特性,e RTG 与集电车之间采用柔性牵引,消除了两者之间相对位置变化对集电小车的影响,保证了刚性滑触线对e RTG 的正常供电。(3基于超声波测距技术的自动纠偏与防碰撞安全装置。在e RTG 靠近滑

9、触线一侧的两端安装了两套超声波测距装置,一套负责自动纠偏,一套负责自动停机。超声波测距装置不间断测量e RTG 与集电车轨道之间的距离,并将距离信号输入到PLC ,以此控制大车两侧运行电机,实现了大车行走的自动纠编或自动停机,其精度可根据需要设定。目前根据现场使用情况设定自动纠偏的精度为100mm, 自图2 柔性牵引的集电车动停机的精度为300mm 。(4快速接头安全保护装置。采用大功率、具有自动断电功能的电力快速接头。如果操作者误操作,直接拔电源插头,该插头独特设计的控制回路会自动断电,保证操作者不会发生触电事故。青岛港采用 T 形布置的刚性滑触线供电方式的e RTG (见图3。目前青岛前湾

10、港区的60台RTG 已按照该方案完成了 油改电 技术改造,取得显著效果。借鉴该项技术,香港H I T 码头在RTG 内侧设置低架I 形滑触线支撑架,滑触线垂直排列,集电车沿轨道跟随RTG 移动, 同样取得了好的成效。图3 刚性滑触线供电的eRTG采用刚性滑触线供电方式进行 油改电 技术改造,工程量小,投资少,结构简单。但是,这种供电方式的eRTG 移场(或转场不方便,目前需要拔下电力快速接头,并配套小型柴电机组机(或蓄电池、发电车等作为辅助动力实现移场。2 RTG 的高架滑触线供电其基本原理是,通过架设高空铜滑线来实现RTG 上电,RTG 可以像公交电车那样从头顶上的高19港口装卸 2008年

11、第2期(总第178期压电线获取电力。目前,该技术方案已在上港集团振东集装箱码头分公司(外高桥二期4台RTG上完成了技术改造,取得了成功。该方案主要由布置在两排集装箱堆场间的架线铁塔(高约35.5m、架高滑触线、机上滑线导电器、地面配电箱等组成。架高滑触线采用双沟铜滑线,通过吊线器挂在承重索上保持水平,机上滑线导电器类似无轨单车的导电弓,与滑触线成30 角,采用的集电器能够承受RTG启动的大电流冲击,同时集电器左右各有1m的摆动自由度,保证RTG在跑偏的状况下也能够可靠的供电。供电电压为460V。高架滑触线供电方式的e RTG,纵向移场相对容易,保持了RTG的机动灵活性,但是工程投资相对较大,堆

12、场上空网线较多,并需要在防雷、防冰冻(北方地区等方面进行防护。3 RTG的电缆卷筒供电其基本原理是,在门架一侧设置电缆卷筒,电缆缠绕在电缆卷筒上,电缆的一端与e RTG的整机供电回路连接,另一端沿着码头地面的电缆槽,连接至相应的市电接线箱。e RTG行走时,电缆卷筒根据e RTG与市电接线箱的距离收放电缆。目前,交通部水运科学研究院用于广州集装箱码头的电动RTG2,招商港务深圳有限公司改造的RTG,上港集团明东、沪东集装箱码头改造的RTG 等均采用电缆卷筒供电方式。该供电方式的技术特点如下:(1在保持原RTG配置不作改动的基础上增加一套配电装置。(2地面配置箱式变压器、插座箱,采用快速接头接电

13、。(3增加电缆卷盘一套,PLC控制,变频电机或力矩电机驱动。(4机上增设电缆卷盘及检修平台,大车车架中间部位设置导缆架。(5在场地上修建电缆槽。(6部分机型加装逆变器,可将部分下降电能反馈电网。供电电压各方案有所不同,交通部水运科学研究院的电动RTG和上港沪东公司 油改电 的RTG 采用460V低压供电,招商港务深圳有限公司改造的RTG采用690V供电,上港明东公司采用1000 V供电。电缆卷筒供电方式的eRTG,技术成熟,投资省,操作简单,但其移场时供电电缆需要转换供电接线箱,在繁忙的集装箱码头,多台e RTG同时在一个箱区工作,可能会出现电缆重叠现象。4 RTG 油改电 的效益RTG 油改

14、电 节能的不同技术方案在国内多个港口进行了应用,节能效益基本一致。目前,集装箱码头RTG的平均油耗一般在0.751.5L/TEU, 油改电 后e RTG的平均电耗约为1.62.2 k W/TE U。按照当前柴油价格和工业用电成本计算, 电 RTG的运行成本仅为 油 RTG的约1/3,能源节约率达50%以上,节支节能效益显著。此外,e RTG节省了柴油发电机组的维修保养成本,设备故障率明显下降。目前,该技术应用主要是在移场(或转场时存在不便。5 今后的发展建设资源节约型、环境友好型社会是我国的重要发展战略。 十一五 期间单位国内生产总值能耗降低20%左右,主要污染物排放总量减少10%,交通行业负有重要的责任。今后,RTG节能技术将在以下方面得到应用与发展:(1深入研究eRTG直流供电和快速安全转场等问题。(2继续深入开展RTG驱动技术的研究开发,合理配置和简化驱动系统,降低RTG造价。(3制订针对RTG 油改电 技术的标准规范,促进RTG 油改电 技术的全面推广应用。(4具有电力/柴油机双驱动的双动力RTG将得到有效发展,包括配备全动力柴电机组(电力紧张的南方部分地区和仅用于移场的小功率柴电机组。我国集装箱堆