传统的轮胎式集装箱门式起重机 (RTG)是以柴油为燃料,由机上的柴油发电机发出电力驱动行走、起升等机构。为解决传统 RTG油耗大、营运费
用高、环保条件差的问题,近年来陆续有将 RTG的动力源由柴油改为电力的实例,应用效果较好。目前,交通部正拟以集装箱码头堆场 RTG“油改电 ”改造为切入点,开展集装箱码头节能减排关键技术的研究工作。本文对目前 RTG“油改电 ”的实施方案进行了分析和总结,介绍了两种具有代表性的 RTG“油改电 ”方案,并对这两种方案的选择的相关因素进行了探讨。
1 电动 RTG的应用情况
RTG是目前世界上应用得*为广泛的集装箱码头堆场装卸设备,在用及定单上的数量均占场桥总量的 85%左右。RTG由于具有机动灵活、可转场作业、便于分期分批购置、初始投资少等优点,成为众多集装箱码头选择的对象,我国大陆的绝大多数集装箱码头都是以 RTG作业为主。
目前在用的绝大多数的 RTG都是由内燃机驱动的。国外个别有环保要求的场所有采用电动RTG的,如挪威奥斯陆港其集装箱码头位于城市中心,靠近居民区及城市休闲场所,由于有废气排放及噪声限制,所以选用了电动 RTG,自 2003年运营至今效果非常理想。该码头规模较小,采用的是电缆卷筒式电动 RTG。
在国内,早在 2003年 10月交通部水运科学研究院就研发出了电动 RTG并应用于一边贸集装箱堆场,它的供电方式采用的是电缆卷筒,后来深圳招商港务有限公司及上海沪东集装箱码头公司的RTG“油改电 ”也是采用的这种方式;青岛港集团QQCT工程部经过一年多的方案优化论证,于 2006年中成功地进行了滑触线式 RTG的 “油改电 ”技术改造,盐田国际、香港 HIT码头的 “油改电 ”改造也沿用了这种方式;2007年 5月上海沪东集装箱码头公司还进行了高架滑触线式的 “油改电 ”工作。
从国内已经完成的 RTG“油改电 ”项目运行结果看,柴油 RTG改为电动 RTG后能耗费用大大降低。上海沪东集装箱码头公司统计出单位标箱能耗费用下降 60%。深圳招商港务公司的 “油改电 ”RTG单位标箱的能耗由 1.54L柴油变成 1.98kWh,单位标箱能耗成本由改造前的 7.4元降为 1.98元,同比下降 73%。青岛港 “油改电 ”RTG每作业一个自然箱能耗成本由 5.9元下降至 2.3元,下降 60.8%。显而易见,以电力为动力源的场桥无论是在运营费用上还是在节能环保方面都有着巨大的优势,因此,RTG“油改电 ”改造必将成为今后一段时间内集装箱码头技术改造的重点。
2 RTG“油改电 ”技术方案
RTG“油改电 ”的关键问题是供电方式的选择,包括电压等级及电力上机方式的选择。
2.1 电压等级的选择
为继续保留 RTG可转场作业的优点,电动 RTG方案中的 RTG在转场时需与原场区的供电设施脱离,从安全、便于操作及不影响生产的角度考虑,应采用低压供电。
目前国内大部分 RTG的柴油发电机输出电压为 460V,电机驱动电压为 420~440V。
现国内应用电动 RTG的港口,电压等级有1000V、690V及 460V3种。3种上机电压的优缺点比较见表 1。
2.2 电力上机方式的选择
在目前已有的电动 RTG实例中,电力上机方式有滑触线及电缆卷筒 2种。
2.2.1 滑触线供电方式
该供电方式是沿电动 RTG行驶轨道外侧架设滑触线供电线路和集电小车轨道,轨道上安装沿滑触线运行的集电小车。当电动 RTG作业时,所需动力由专门设计的机械装置将市电从滑触线输送到电动 RTG,集电小车沿其轨道跟随电动 RTG移动实现移动供电。
当 RTG需转场到其他箱区作业时,则切断市电与电动 RTG的联系,改由机载柴油发电机组驱动或配置动力车牵引。转场后,工作动力再切换为市电
供电。这样,电动 RTG既保留了可以转场作业的优点,又具备了轨道式场桥节能环保的优点。
据介绍,上海沪东集装箱码头公司采用高架滑触线的目的是为了使电动 RTG能横向跨区作业,但不进行竖向转场作业。在这种使用前提下,笔者认
为直接采用 10kV中压上机似乎更为合理。
2.2.2 电缆卷筒供电方式
电缆卷筒方式对 RTG的机构改造相对于滑触线供电方式要复杂一些,改造费用也相对较高。它要在 RTG上安装同步电缆卷筒及相应的驱动装置,还要考虑卷筒安装位置,并在堆场上设置拖缆槽及接电箱。
在电动 RTG电缆卷筒行程的正下方,铺设拖缆槽,需对堆场铺面改造,安装拖缆槽和导向装置。转场时要求电动 RTG行走到接电位置将电缆全部盘
卷后,由地面操作人员将转场操作段的空气开关置于关断位置,接电箱供电插头在无电状态下插拔。
解下电缆卷筒电缆,将余下的电缆盘起或挂在 RTG上启动电动 RTG机载柴油发电机组实施转场。
3 方案比较
滑触线和电缆卷筒式电动 RTG的优缺点比较见表 2。电缆卷筒方式的优点是技术成熟,便于实施;缺点是由于是低压供电,电缆截面积大,电缆卷筒上缠业时插拔电缆接头操作复杂,时间稍长。滑触线方式的优点是便于转场作业,操作安全,缺点是滑触线支架安装误差要求较高,一旦被撞击会影响正常作业。
4 结语
综上所述,无论滑触线 RTG还是电缆卷筒 RTG,目前都有着对方无法替代的一些优点,在一定的时间内它们都还将凭借各自的优势在适合自己的环境中得到继续发展。相对而言,电缆卷筒 RTG较适宜于集装箱堆场规模小的港口,对于集装箱运输已经发展到一定规模的港口,宜采用滑触线 RTG方案。