轮胎式集装箱门式起重机的油改电技术

  轮胎式集装箱门式起重机 （简称 ＲＴＧ－ＲｕｂｂｅｒＴｙｒｅｄＧａｎｔｒｙＣｒａｎｅ） 是集装箱堆场的主力作业设备‚是影响集装箱作业效率及经济收益的关键因素‚具有操作灵活、装卸效率高、工程投资少等特点。ＲＴＧ传统动力由柴油发电机组供给‚能量转换效率低、能耗大、成本高。柴油机气体排放、噪声、废油水泄漏‚是集装箱堆场的主要污染源之一［1］。

ＲＴＧ作业过程的主要能耗发生在抓取箱及定向往复移动中‚占设备作业总能耗的 90％以上。油改电技术旨在改变 ＲＴＧ抓取箱及往复移动过程中的供电方式‚通过市政供电替代柴油发电机组（油改电 ）‚解决柴油发电机带来的高能耗、高成本、高污染、高噪声、维护量大等缺点。该技术是现阶段港口集装箱装卸领域开展节能减排工作的重要手段之一。

1 ＲＴＧ油改电改造原理及具体改造措施

1∙1 ＲＴＧ油改电的改造原理

ＲＴＧ油改电技术改造通过在设备与市政供电系统之间增加 1套供电系统‚实现市电上机‚替代原有柴油发电机组供电。市电与柴油发电机组具有系统转换功能‚当设备进行堆取箱作业时‚关闭机上柴油发电机组采用市政供电；当设备需要转场时‚分离市政供电‚采用发电车或机上柴油发电机组实现转场作业。常用的 ＥＲＴＧ供电系统改造有刚性滑触线、高架滑触线和电缆卷筒 3种。3种改造方式的前提均为不改变原有设备的功能、性能‚改造原理相同。

1∙2 ＲＴＧ油改电具体改造措施

（1） 刚性滑触线 在相邻的 ＲＴＧ作业堆场结合部架设刚性滑触线安装立桩及刚性滑触线供电线路，市电由特殊设计的集电车从滑触线输送到ＲＴＧ。集电车则通过柔性牵引装置在 ＲＴＧ牵引下沿滑触线移动‚使 ＲＴＧ实现对供电线路内集装箱箱区的工作覆盖。转场作业时切断市电‚改由柴油发电机组或发电车供电。此种改造方式采用大功率、具有自动断电功能的电力快速接头实现动力安全、快速切换‚主要改造部位在 ＲＴＧ底部。

常用的刚性滑触线布置方式有 3种：单层 4线布置、双层 2＋2布置及双层 3＋1布置‚见图 1。

（2） 高架滑触线 通过在集装箱堆场设置大跨距支撑铁塔、悬挂双沟铜滑线并辅以张紧配重、防摆横担等措施实现供电线路架设。滑线导电器以 ＲＴＧ顶部主梁上的供电平台为支撑‚在 ＲＴＧ牵引下沿铜滑线做往复运动。ＲＴＧ作业时采用类似城市无轨电车的方式通过滑线导电器作为衔接环节从铜滑线获取电源。高架滑触线采用高架、悬臂外伸悬挂双沟铜滑线的布置方式使 ＲＴＧ作业时实现跨箱区作业而无需中途转场‚由此可彻底摒弃柴油发电机组。由于采用高空架设供电线路‚对高空滑触线架线技术、防摆技术、滑触线平整度保证技术等提出了较高要求。布置方式见图 2。

（3） 电缆卷筒 通过对堆场铺设面进行改造，在集装箱堆场边将电缆槽铺设在电缆卷筒行程的正下方。电缆通过电缆槽一端与 ＲＴＧ的整机供电回路连接‚另一端连接至相应的市政电网。ＲＴＧ作业时，电缆通过电缆卷筒的伺服机构，根据ＲＴＧ行走的速度沿电缆槽实现收缆或放缆。转场作业时 ＲＴＧ行走到接电位置切断市电电源，将电缆全部盘卷后由柴油发电机组或发电车供电实现ＲＴＧ的转场作业。电缆卷筒及导向装置则需要根据 ＲＴＧ的现状安装在合适的位置。电缆卷筒需与设备保持同步，避免 ＲＴＧ运行过程中出现扯线、轧线等情况。电缆卷筒的安装高度及电压的选择也是影响电缆卷筒使用性能的关键技术点。

2 ＲＴＧ油改电的关键技术

油改电的关键点在于设备如何能够实现安全供电、安全运行、安全操作以及安全转场等功能。不同的改造方式其各自的要求和侧重点不同‚因此关键技术也相差甚远。目前‚3种改造方式在国内港口都有成功应用的案例‚其中电缆卷筒已广泛应用于各大港口及大型装卸设备中，属成熟技术，本文不再赘述。

2∙1 刚性滑触线的关键技术

采用低空刚性滑触线架线技术，对集电器与滑触线之间的相对位置要求严格。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 ±20ｍｍ，对集电车的牵引技术要求较高，设备与刚性支架之间的距离必须能够保证实时监控，禁止发生碰撞，关键技术有：

（1） 集电车采用轨道式、柔性牵引技术，行走轮、导向轮采用防水免维护、防坠落设计。确保集电车在设备误差允许范围内安全、可靠运行。

（2） 基于超声波测距技术的自动纠偏与防碰撞安全装置，实现了大车行走的自动纠编或自动停机，精度可根据需要设定。

（3） 大功率、自动断电功能的电力快速接头技术，确保操作人员安全，实现了动力的快速切换，为设备转场作业提供便利。

（4） 箱区末端无电段设计，可强制断电，确保 ＥＲＴＧ不会冲出箱区。

2∙2 高架滑触线的关键技术

高架滑触线采用双钩铜滑线大跨距、高空、柔性架设。受跨距及重力下垂等因素影响‚铜滑线的摆动及平整度较难控制。此外‚供电线路的防跑偏、防台、防雷功能也较为重要。该方法对高空滑触线架线技术、防摆技术、滑触线平整度保证技术及防跑偏功能等要求较高‚关键技术有：

（1） 集电器稳定性技术，保证供电系统能够承受 ＲＴＧ启动的大电流冲击。

（2） 集电器防跑偏技术，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，类似城市无轨电车的供电方式，确保了设备转场灵活。

（3） 超高铜滑触线防雷、防台风、防大雨漏电安全保护技术‚实现了设备安全供电‚安全作业。

（4） 长距离、大跨度铜滑触线平整度保证技术，采用吊线器均布和不等长安装的方式‚使铜滑线基本保持水平‚吊线器的间隔距离则不宜过长。

（5） 大跨距、超高铜滑线防摆技术，采用端部设置配重横担‚中部间隔设置防摇横担的方式减少滑触线高空摇摆。防摇横担确保了相邻滑触线之间的距离保持不变，端部配重横担则能够使各滑触线的张紧力趋于相等。

3 供电方式综合性能分析

在部分进行油改电工作的港口中，深圳招商港务有限公司采用的是电缆卷筒式，青岛港采用的是刚性滑触线式，上海沪东集装箱码头公司则分别进行了电缆卷筒及高架滑触线的油改电工作［2］。通过工程实际运行‚项目实施后，基本可实现尾气 0排放，设备运行成本节约超过 60％，噪声污染降低 50％，并能够提高设备利用率，降低故障率，取得了良好的社会及经济效益［3］。不同改造方式具有自身特点，对 3种改造方式的适用性及局限性具体分析见表 1。

通过对比，刚性滑触线油改电方式安全、可靠、工程量小、投资省，但受滑触线刚性立柱影响设备转场不方便。高架滑触线可实现跨箱区无转场作业，更加适合专业化集装箱码头使用‚但其受架设高度、场地、自然条件及建设规模影响较大。电缆卷筒1机1线，改造复杂、成本高‚适合小规模堆场使用，需要频繁转场的大型专业化集装箱堆场不宜采用。

4 结束语

我国集装箱装卸发展迅猛‚2007年‚国内港，集装箱吞吐量达 1∙14亿 ＴＥＵ‚沿海港口完成1∙05亿 ＴＥＵ。按照 ＥＲＴＧ应用的节能数据推算，油改电技术在集装箱作业中的推广应用，可大幅降低集装箱装卸的设备能耗，优化集装箱装卸运营成本。通过对油改电关键技术的不断完善及其在新产品开发、设计中的使用将会更加有效的促进港口装卸设备的技术升级，改善港口作业环境，对建设资源节约型、环境友好型水路交通具有重要意义。