轮胎式龙门起重机节能技术.docx

轮胎式龙门起重机节能技术交通部水运科学研究院杨瑞境友好型社会的要求， 我国港口积极探索RTG 节能 技术的应用 采用市电或工程调速柴油机电力驱动 RTG 作业， 不仅响应国家节能减排的号召， 而且能 降低运营成本， 增强企业竞争力电力驱动的 RTG （以下简称 eRTG）既可确保设备灵活转场， 又能节 省能源、 减少排污和降低成本， 是对 RTG 传统驱动 方式的重大革新引言传统的轮胎式龙门起重机 （Rubber Tyre Gantry Crane， RTG） 以柴油为燃料， 由柴油发电机产生电力 驱动行走、 起升和小车等机构在重载吊装的情况 下， 为避免起重机在起升瞬间发生发电机转速迅速 上升、 扭矩不足和柴电机组冒黑烟等现象， RTG 柴 电机组的功率选配通常约为平时所需的 2 倍 为解 决传统RTG 油耗大、 营运费用高和环保性能差等问 题， 近年来， 国内外科研院所、 高校和港口开始尝试 将 RTG 的动力源由柴油改为电力 目前， 具有代表 性的RTG 节能技术主要有滑触线供电技术、 柴电机 组调速技术和电缆卷筒式 RTG 供电技术等 其中， 滑触线供电技术又分为高空滑触线供电技术和低 空滑触线供电技术两种。

滑触线供电技术1.1.1高空滑触线供电技术 高空滑触线供电系统由立柱、 立柱基础、 承重 索张紧装置、 滑触线张紧装置、 悬吊固定架、 接地装 置、 取电装置和防摆装置等组成在集装箱堆场箱 区之间的空地上沿 RTG 行驶道路安放立柱， 立柱之 间安装避雷线、 承重索和铜滑线等设备为避免直击雷对供电系统造成影响， 立柱上横 梁两侧通常各安装 1 根避雷线 避雷线保护角小于15 °， 避雷范围覆盖铜滑线节能技术为贯彻交通运输部建设资源节约型交通和环EQUIPMENT & TECHNOLOGY备术口可以随时调节衡张力 RTG 主梁平台装有受电装置， 通过滑触线取电 驱动RTG 作业 高空滑触线供电采用750 V 或 460 V 直流电， 架设高度通常在 25 m 以上 受电装置为受 电弓， 一般采用气动控制， 在提高效率的同时增强 安全性为保证 RTG 正常作业时能有效地从铜滑 线上取电， 必须根据RTG 的跑偏量严格控制工作状 态下铜滑线的侧向偏移量同时， 受电弓的弓板不 宜太大因此， 立柱既要满足工作状态下的刚度要 求， 又要满足非工作状态下的强度要求为增加接 触面积， 确保取电装置的有效性， 正负极均采用双 线并列供电。

滑触线通常采用银铜合金， 其导电性 能优于其他材料， 且强度也满足要求 端立柱的跨侧和中立柱的两侧装有防摆装置， 跨度约为 20 m， 与悬吊固定架上的钢管柔性连接 通过对角线拉紧的方式限制滑触线摆动， 减少其因 风载荷作用而产生的侧向摆动量 2007 年初，上海港振东集装箱码头率先采用 RTG 高空滑触线供电技术， 宁波港北仑国际集装箱 码头和深圳港妈湾集装箱码头等也先后实施高空 滑触线 “油改电” 项目据测算， 上海港振东集装箱 码头对传统 RTG 进行电动改造后， 耗能量和费用分 别下降约 60%和 73%， 且设备运转时无烟尘， 噪声 小，故障率低改造后的 eRTG 的单位耗电量约为 1.6 kW h/TEU， 每台 RTG 每年可节省费用约 41.4 万 元人民币1.1.2低空滑触线供电技术低空滑触线供电系统由滑触线支架、 承重索张 紧装置、 滑触线张紧装置、 接地装置和取电装置等 组成在集装箱堆场箱区之间的空地上沿 RTG 行 驶道路架设滑触线支架，高度一般为 1~3 m，间隔低空滑触线供电技术的地面工作较多， 对堆场 影响较大， 必须对 RTG 进行小批量改造， 但改造成 本较低， 适用面较广， 对于中等规模 （10~20 台RTG） 和中等工作密度 （每台 RTG 覆盖 2~3 个箱区） 的堆 场而言， 性价比较高。

2006 年， 青岛港率先采用RTG 低空滑触线供电 技术，天津港联盟国际集装箱码头、 天津港东方海 陆集装箱码头、 厦门港海天集装箱码头和深圳港赤 湾集装箱码头等也先后实施低空滑触线“油改电” 项目， 实践效果较好据测算， 青岛港对传统 RTG 进行电动改造后， 单箱能源成本从 6.74 元降至 2.45 元， 设备故障率下降 50％， 平均利用率从 69.3%提高 到 71.5%， 噪声至少降低 50%， 每年可减少CO2 排放 量 2.3 万 t过去 RTG 的单箱耗油量为 1.2 L（折合 1.5 kg 标准煤） ， 而改造后的 eRTG 的单箱耗电量为 2.5 kW h （折合 1.0 kg 标准煤） ， 节能 33%柴电机组调速技术柴电机组调速技术主要通过合理改变柴油发 动机的转速， 达到以经济、 高效的方式提供电源的 目的目前， 通用、 西门子、 东芝和三菱等公司针对 传统 RTG 的节能要求， 研发各具特色的节能系统 本文以通用公司开发的Fuel Efficient RTG 电控调速 节能系统为例， 介绍柴油发电机组调速技术在 RTG 节能中的应用。

该系统的关键技术主要体现在变速发动机、 变 流器和逆变器方面 整套系统仅对直流母线进行处 理，直流母线以下的电机控制部分未作任何改动， 保持传统 RTG 的控制模式，使其优良特性得到继 承 （1） 变速发动机对变速发动机进行精确调速年第 期 总第 期立柱中横梁两侧各装 2 根承重索， 共 4 根， 每根3 m 左右， 利用电线杆支撑滑触线， 支架之间安装承 承重索通过悬吊固定架悬吊 2 根滑触线 承重索采重索和铜滑线等设备由于架设高度有限， 为提高 用镀锌钢绞线， 一端固定在端立柱上， 另一端通过安全性，低空滑触线必须采用安全滑触线， 供电电 平衡滑轮和动滑轮组与配重系统连接， 中间通过导压通常为 460 V 轮支撑在中立柱上， 使承重索张力一致增设动滑为防止 RTG 碰撞供电支架，在 RTG 上加装防 轮组不仅使配重减轻 25%， 而且便于通过增减配重撞装置和减速运行装置此外， 低空滑触线的集电 调整误差由于气温变化可能导致承重索热胀冷装置必须保证供电和牵引的安全性，长度可调节， 缩， 进而影响滑触线的水平度， 因此要求配重系统技术较复杂，质量要求高，目前，主要部件依靠进装 技，）开发的电缆卷筒式 eRTG 样机在二连浩特投入使 用， 此后， 深圳港蛇口港区、 上海港沪东集装箱码头 以及广州港鱼珠和穗林码头等陆续采用该技术。

据 测 算，采 用 这 项 技 术 后，单 箱 耗 电 量 为 1.00~1.22 kW h， 单箱能源成本为 0.98~1.20 元， 无废 气排放和噪声， 设备维护成本显著降低直流电源， 使驱动电机的变频器更加稳定、 可靠 （3） 逆变器发动机转速的变化导致RTG 的辅 助装置 （如制动器、 油泵和照明设施等） 无法得到稳 定的三相交流电源， 因此， 该调速系统增加直流母 线供电的逆变器 该装置可产生稳定的三相交流电 源，输出的波形通过滤波器的作用接近于正弦波， 满足各种电气和电子装置的用电要求 随着石油资源的日趋枯竭以及环保要求的日 益提高， 低排放、 高能效的新型变速柴油发电机的 经济和社会价值逐渐显现出来2007 年以来， 以通 用和西门子公司调速柴油发电机技术为基础的节 能型RTG 先后在烟台港、 唐山港和厦门港等港口投 入使用， 节能效果显著2008 年， 交通部水运科学 研究院和锦州百纳电气有限公司等在广州港南沙 港区进行柴电机组调速试验据测算， 采用这项新 技术后， 可以节油 50%左右， 噪声、 污染物排放量和 运营成本均大幅降低结束语RTG 是集装箱码头的主要耗能设备。

RTG 节 能减排技术的应用， 顺应交通运输部建设资源节约 型交通和环境友好型社会的号召， 有助于建设零排 放、 无噪声的节能环保型 “绿色” 港口， 值得大力推 广 不同的 RTG 节能技术方案应用场合不同， 码头 应当根据自身的设施条件、 经济实力和发展规划等 选择合适的方案参考文献：[1] 张明江. 基于能量回馈的RTG “油改电” 研究[J]. 港口装卸,2008(3): 16-17. [2] 何勤奋“. 油改电” eRTG 技术比较和探讨[J]. 港口科技, 2008 (10): 8-12.[3] 郑小楠. RTG “油改电” 技术方案探讨[J]. 港口装卸, 2007(5): 22-24. [4] 郑维馥. 节能型轮胎式集装箱门式起重机的分析[J]. 港口 装卸. 2007(2): 1-4. [5]刘晋川,饶京川.电动 RTG 的开发与应用[J]. 港口装卸, 2006 (5): 5-6.[6] 王永钢, 郑见粹. RTG 节能研究[J]. 集装箱化, 2008,19 (3):21-23.电缆卷筒式供电技术在传统RTG 上增设电缆卷筒、 供电电缆的插头 和插座以及供电选择开关等取电装置， 利用供电电 缆将市电传输至 RTG 的用电设备上。

电缆卷筒主 要由卷筒、卷筒驱动电机和支持支架等组成沿 RTG 运行道路铺设电缆沟RTG 一般在单箱区内 运行， 速度较快， 换箱区工作时需切换电源 电源插 头插拔方便， 可控性较好 电缆末端安装换向装置， 节省电缆， 减轻电缆的弯曲疲劳EQUIPMENT & TECHNOLOGY控制是新型 RTG 系统的精髓在载荷需求功率较电缆卷筒式RTG 供电技术的应用时间较长， 深 小时， 使发动机工作在额定速度以下， 同时可达到受用户欢迎， 具有一定的市场影响力， 其优点主要 降低耗油量、噪声和设备维护成本的目的新型体现在：（1） 地面工作较少， 进行RTG 改造基本不占 RTG 系统根据速度和电流测量值计算实际需要的用工作场地， 对堆场影响较小； （2） RTG 相互独立 转矩， 通过柴油机转矩与转速之间的转换， 确定柴可分批、 分期单独进行改造； （3） 应用面广， 可对传 油机的喷油量由于负载电流的变化非常迅速， 因统 RTG 进行技术改造， 也可在新型RTG 上使用；（4 此，突加和突降负载对发动机转速变化的要求很对场地要求小， 适用于面积、 形状不同的堆场， 对于 高。

实践证明， 采用电喷的变速发动机完全能够满RTG 数量少且工作密度小的中小型码头而言， 性价 足要求比较高； （5）提供使用超级电容等储能装置的可选（2） 变流器发电机提供的电源电压和频率随方案，能有效回收利用重载位势能量， 提高节能效发动机转速的变化而变化RTG 上的绝缘栅双极率 型晶体管 （IGBT） 功率单元变频器通过较高的开关电缆卷筒式 RTG 供电技术是最早得到应用的 频率实现脉宽调制 （PWM） ， 为直流母线提供稳定的“油改电” 技术2003 年初， 交通部水运科学研究院备术2009 年 4 月 27 日， 全球经济形势变化与我国集装箱运输发展对策研讨会在北京召开 会议由交通运 输部水运局主办， 中国航海学会集装箱运输专业委员会承办 会上， 交通运输部水运局局长宋徳星发表题为 “凝聚共识、 坚定信心， 加快我国集装箱运输走出困境的 步伐”（全文另发， 见本期） 的主旨演讲， 相关港航企业和研究机构分别发表以下演讲：“中远集团应对金融 危机采取的措施和相关建议” （中远） ，“集装箱运输市场展望及对策分析” （中海， 全文另发， 见本期） ，“集 装箱港口应对全球金融危机的思考”（天津港） ，“坚定信心、 迎难而上， 确保港口生产稳定发展”（宁波港） ， “金融海啸下重庆港的空前挑战与难得机遇”（重庆港） ，“世界经济形势变化对我国经济的影响”（国家发改 委综合运输研究所）以及 “金融危机对。