轮胎式集装箱门式起重机“油改电”技术的应用分析

【摘 要】轮胎式集装箱门式起重机，简称RTG（Rubber Tyred Gantry Crane），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。本文结合轮胎式集装箱门式起重机“油改电”技术在东渡港区1#泊位中的应用进行分析探讨，以期供同行参考借鉴！

【关键词】RTG；原理；应用；成效

0.前言

轮胎式集装箱龙门起重机（轮胎吊）是集装箱码头航运、陆运作业的主要设备之一，也是集装箱装卸设备中消耗燃油最多的设备。究其原因除了作业货物量大等外部因素之外，轮胎吊的作业特点是根本原因。轮胎吊使用柴油发电机组供电，在等待集卡车的作业间歇时，柴油机组始终处于高速空载运转，从而造成了柴油的不必要的浪费。随着最近几年来国际原油价格的持续上升，如何降低轮胎吊的燃油消耗成本日益成为专业集装箱码头设备能耗管理和运行成本管理中的突出矛盾和棘手问题。因此，国内越来越多的码头意识到这个问题的严重性和紧迫性，都在积极探索不同节能新思路、新技术、新管理制度以解决上述问题，如使用市电代替柴油发电机组为轮胎吊供电等节能方法。

1.工程概况

本次RTG“油改电”工程为东渡港区1#泊位内贸集装箱4#～7#堆场，根据总平面布置共分4个区块4个堆场，堆场平均长度约230米，全部为重箱堆场，堆场堆存能力2160TEU。

该项目包含高压供电线路改造、增设户外式箱式变压器一座、刚性滑触线供电以及设备改造三大部分，完成了4个堆场共计建设供电滑线4条的供电线路建设和4台RTG的电动化改造，共投入资金426万元。经过2009年第一季度的工程应用验证，电力驱动的轮胎式集装箱门式起重机节能减排效果明显，具有良好的应用价值和广阔的推广前景。能耗下降56%以上，基本无废气排放，运行成本下降67%，噪声大大下降。

2.基本原理

本项目组在RTG“油改电”过程中，以系统结构简单、运行可靠、维护方便为技术目标，采用了刚性滑触线供电技术方案，即应用特殊设计的集电车，托带集电器随RTG同步移动，实现轮胎式设备的移动供电。

刚性滑触线实现供电的ERTG基本原理为：在集装箱堆场的箱区内，架设刚性滑触线供电线路。当ERTG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ERTG。ERTG沿滑触线移动，实现对整个箱区的工作覆盖。当ERTG需转场到另一箱区作业时，则切断电源与ERTG的联系，改由柴油发电机组供电并实现转场。转到指定堆场后，柴油发电机组停止工作，工作动力重新切换为由市电供电。 （见图1）

3.RTG改造内容

3.1构建轨道式集电车滑触线供电系统

在4#和5#堆场边缘之间、6#和7#堆场边缘之间埋设T字型滑触线立柱，立柱高度2840mm。将刚性滑触线通过悬吊架固定在滑触线立柱上，悬吊架两侧安装与滑触线平行的集电车轨道，轨道上设有1台集电车，通过集电车上的集电器、输电电缆和快速插头插座，将电力从滑触线输送到ERTG。

滑触线四根一组（三相四线）悬吊、固定在吊架上。每根滑触线的额定电流为1000A，其容量能满足单台ERTG额定负荷下电流要求，并留有余量。

3.2集电车

按照集电车技术要求，采用移动式集电车。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。在集电车上设有可自动断电电源箱及电源输出电缆和插头。

根据集电车柔性牵引技术要求，以及考虑适应不同箱区牵引集电车和转场时能够收回的特殊性，在ER

TG上安装了柔性牵引绳 。通过挂钩，集电车可方便地与ERTG连接或分离。

3.3机上电控柜

在ERTG上电气房侧及柴有机组侧分别安装一个电控柜，柜上配有电源插座，与集电车上电源输出电缆插头连接。

3.4激光测距大车跑偏防碰撞安全保护装置

按照大车跑偏防碰撞自动停机设计要求，设置了激光测距装置。激光测出的距离信号传输至电控系统，实现跑偏超差防碰撞自动停机安全保护。

3.5 ERTG转场功能的实现

根据转场要求，只需拔下插头、摘下挂钩，启动柴油发电机组，即可实现ERTG转场。

4.关键技术要点

4.1供电技术方案

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，纵向偏移不得超过±15mm。

4.2集电车

为保证集电车的安全可靠运行：

（1）集电车采用带有行走轮、水平导向轮和防跳轮的冗余设计，可有效吸收龙门吊跑偏、晃动时产生的位移，使小车能够沿轨道平滑移动，不出现打滑和跳动，实现滑触供电。集电车行走时，水平运行偏差小于±50mm，竖直运行偏差小于±40mm。

（2）为保证集电器在补偿段处的正常取电，集电器采取多集电器方式。

（3）集电车采用防翻转坠落设计，可在任何情况下防止集电车的侧翻、坠落。

4.3集电车柔性绳牵引技术

为适用ERTG跑偏、晃动的特性，ERTG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，保证龙门吊大车全速（130m/min）行走，偏差在±400mm范围内安全可靠，保证了刚性滑触线对ERTG的正常供电。

4.4激光测距大车跑偏防碰撞安全保护装置

在ERTG靠近滑触线一侧的两端安装了1套激光测距装置。激光测距装置不间断测量ERTG与集电车轨道之间的距离，并将距离信号输入到PLC，实时监控大车运行，实现跑偏超差防碰撞自动停机安全保护，其跑偏超差上下限及精度可根据需要设定。

4.5电力快速接头

使用大功率、具有自动断电功能的电力快速接头，在保证安全的条件下实现了动力的快速切换。

4.6安全保护技术

为确保拔插电时操作人员安全，在集电车上设计安装了电源接触器箱，并在ERTG上增设电源控制柜。

4.7 ERTG转场问题的技术方案

为解决ERTG的转场问题，项目组采取了以下技术方案：

（1）集电车与ERTG之间采用插接方式。

（2）ERTG对集电车采用挂钩式牵引。

ERTG转场时，只需拔下插头、摘下挂钩，启动柴油发电机组，即可实施转场。

5.项目成效

采用轮胎式集装箱门式起重机“油改电”技术改造项目，主要在节约能源、减少排放、改善环境、提高效率、降低成本等方面取得了显著成效。

5.1节约能源

由于采用电力驱动方式替代传统的柴油发电机组驱动方式，使RTG在作业中避免了因油―电转换造成的能量损失，提高了能源的使用效率。

根据统计数据，改造前RTG操作一个自然箱的平均柴油消耗0.967千克（折1.409千克标煤），改造后每操作一个自然箱平均耗电1.54kwh（折0.623千克标煤），能源节约率达55.78%左右（见表1）。

改造后的RTG在候工时，不需要柴油发电机为待机、空调、照明、通讯等功能高速运转进行发电，而由市电直接供给，这样可以节约大量的能源。

5.2减少排放

目前，改造后的RTG，只有在转场时启动柴油发电机组，作业时是由市电驱动，使得柴油发电机组的日运行台时大幅度下降，从而减少了发电机二氧化碳、二氧化硫等尾气排放。按本次四台RTG2008年消耗262吨柴油计算，改造后每年可减少二氧化碳排放733.6吨、二氧化硫排放2吨，提高了港区空气质量。

5.3改善环境

电力驱动的设备较柴油发电机组驱动的设备，在运行时（特别是变负荷作业时）平稳很多，其噪音也大大降低。

由于改造后的RTG在作业中噪音和振动较小，大大改善了司机和堆场人员的操作环境，提高了工作舒适度，使作业环境更加人性化。

5.4提高效率

电力驱动的设备与柴油发电机组驱动的设备相比，在启动、关闭等环节上，操作程序有所简化，不易产生误操作，减轻了司机的劳动强度。在作业过程中，电动设备的操控在平稳度和灵敏度上均有提高，使得司机操作更加便捷和准确，有利于提高设备的作业效率。

5.5降低成本

（1）由于节约了能源和改变了能源品种，使得改造后的RTG单箱能源成本由6.64元降低到2.16元，能耗成本节约4.48元/自然箱，节约成本达67.47%（见表1）。

表1 改造前后RTG能源成本对照表

（2）由于柴油发电机组日运行台时的减少，其保养间隔时间相应延长，从而节约了大量的油、滤清器等材料费用，根据统计，改造前2008年5#～8#四台RTG所需的油、滤清器等材料费用共计12万元。

（3）由于电动设备运行平稳和电器元件可靠性较好，于改造前相比，四台ERTG的完好率有了相当幅度的提高。根据统计，改造前2008年5#～8#四台RTG的年平均完好率88.5%，改造后5#～8#四台ERTG 2009年第一季度的季平均完好率96.97%，同时降低了维修人员的劳动强度。

（4）由于RTG的用油量减少，为之加油次数相应减少，节约了辅助作业的能源成本和管理成本。

截止2009年3月的统计数据，2009年第一季度，厦门港务东渡分公司内贸集装箱吞吐量为11万多标箱，累计增幅25%，ERTG共完成操作箱量59924自然箱，节能47.1吨标煤，节支26.85万元。

6.结束语

实践证明，RTG“油改电”技术的推广应用，带来了显著的社会效益和经济效益，节能减排成效明显，有效改善了环境，且经济效益可观。其推广应用，对建设资源节约型、环境友好型港口企业，实践科学发展观，促进社会的和谐发展具有重要意义。■