0 引言

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

設(shè)備，在實際運行過程中，由于其是將采油發(fā)電機組的驅(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。以實際的電能轉(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。

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

1 輪胎式集裝箱龍門起重機存在的問題

目前輪胎式集裝箱龍門起重機的主要驅(qū)動力是柴油發(fā)電機機組，由于間歇式工作狀態(tài)，因此其需要保持待機，就會形成空耗從而占據(jù)絕大多數(shù)的時間，存在實際能量轉(zhuǎn)換之間的效率過低、費用成本過高的問題，對企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響。由于是柴油機提供動力，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，由于輪胎式集裝箱龍門起重機**中有不少于 1/4的時間處于待機狀態(tài)，這些無用功消耗是對成本和資源的巨大浪費；②柴油機發(fā)電機組的能量轉(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在日常維護方面，柴油電機機組只有經(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)也是一筆很大的費用，是不得不解決的問題。

2 輪胎式集裝箱龍門起重機“油改電”技術(shù)原理

首先，對于輪胎式集裝箱龍門起重機來說，柴油發(fā)電機的動力實現(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使用。在這一過程中需要進行多次的能量轉(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)電機機組效率高 60%左右，在實施這種油改電以后，能夠讓輪胎式集裝箱龍門起重機的電機直接外接市電電網(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各個機構(gòu)的電動機在大部分的作業(yè)時間段內(nèi)，都會受到機構(gòu)正常動作間隙以及輪胎式集裝箱龍門起重機司機等待操作指令等因素的影響，這會浪費一些能量。而通過“油改電”技術(shù)實施，輪胎式集裝箱龍門起重機的柴油發(fā)電機組可以完全停止運行，不進行吊箱作業(yè)的時候基本上不會消耗能量，從而實現(xiàn)能源使用效率的*大化。

3 輪胎式集裝箱龍門起重機“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，還會花費高昂的改造費用；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行維護，工作量比較大，并且在對起重機司機的操作技能要求比較高等。

在該方法的應(yīng)用過程中，在實施“油改電”之前，輪胎式集裝箱龍門起重機發(fā)電機機組就需要為相應(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各個機構(gòu)都在發(fā)電狀態(tài)下運行時，一些再生電能需要讓公共直流母線電壓升高至 730 V 以上。為了達到這一目的，需要在技術(shù)方案實施過程中設(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在單獨作業(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到*大，還需要將輪胎式集裝箱龍門起重機上的一些小型公共直流母線系統(tǒng)進行并聯(lián)，這樣就可以讓多臺場橋同時運行，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，因為直流電可以更好地反饋到公共母線當(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行特殊設(shè)計，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大車進行同步移動，實現(xiàn)對輪胎式集裝箱龍門起重機的移動供電。如果場橋有著轉(zhuǎn)場作業(yè)的需求，此時司機就可以按照實際工況，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行切斷，能夠讓整個發(fā)電機組有著穩(wěn)定的供電狀況。并且實施之后的轉(zhuǎn)場工作。等轉(zhuǎn)到指定場以后，在對受電器接觸滑觸網(wǎng)進行控制，讓柴油發(fā)電機組停止工作，轉(zhuǎn)化為外部直流電源來提供動力，從而實現(xiàn)“油轉(zhuǎn)電”模式的運行。

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。*后，在其應(yīng)用過程中，還必須考慮技術(shù)方案的維護工作量。一般來講，該方案的維護工作量很大，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“油改電”技術(shù)方案實施的重要途徑，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，不需要進行過多的維護。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恍﹫龅孛娣e小且起重機數(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，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過街或者轉(zhuǎn)場時，提前啟動柴油發(fā)電機組，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夜間作業(yè)時因為電源切換造成照明間斷的問題，有著極高的應(yīng)用價值。