港口集裝箱堆場裝卸起重機械的節(jié)能改造

唐友

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深化發(fā)展，集裝箱港口在國際貿(mào)易中發(fā)揮著重要的作用。提高機械設(shè)備的作業(yè)效率，降低能耗是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。本文對機械設(shè)備節(jié)能改造、新型岸橋結(jié)構(gòu)、提高作業(yè)效率以及裝卸設(shè)備的發(fā)展進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：港口；集裝箱；裝卸；機械；節(jié)能；效率；發(fā)展

一、前言

當(dāng)前我國對外貿(mào)易不斷發(fā)展，2012年我國港口集裝箱吞吐量已經(jīng)達(dá)到17651萬箱，這就需要機械作業(yè)發(fā)揮重要作用。充分發(fā)揮機械設(shè)備的潛力，提高作業(yè)效率是促進(jìn)港口貿(mào)易不斷發(fā)展的保證。

二、集裝箱堆場裝卸起重機械的節(jié)能改造

1、節(jié)能工況

經(jīng)檢測，單臺場橋每小時最多作業(yè)48箱。但在實際中，一些大港及作業(yè)繁忙的碼頭平均每小時做10～14箱，更多時間是在等待中，作業(yè)不繁忙的港口這種情況更甚。由于柴油機的油耗與其轉(zhuǎn)速基本成正比例，在等待過程中仍使發(fā)動機全速運轉(zhuǎn)，以維持1800r/mim、60Hz、3相480VAC的輸出，供傳動系統(tǒng)（變頻器）和輔助控制系統(tǒng)（PLC、CMS、照明及液壓等）的應(yīng)用。導(dǎo)致不必要的油耗，經(jīng)計算此部分的能耗在整體能耗的30%左右。

2、改造措施

（1）增加新電氣房，容納直流源DCSource，輔助逆變器，進(jìn)線電抗器，正弦波濾波器，24VDC-220VAC小逆變器，其輸出到直流源和輔助逆變器，作為其控制電源。

（2）增加柴油機調(diào)速柜，容納PLC遠(yuǎn)程機架，其上安裝有電源模塊、光纖通訊模塊、開關(guān)量輸出模塊、調(diào)速板、電池24VDC斷路器/接觸器回路及供給新電氣房的24VDC-220VAC小逆變器。柴油機調(diào)速柜安裝于柴油機側(cè)，在原有柴油機控制柜的上方。

（3）調(diào)換發(fā)電機的自動電壓調(diào)節(jié)板AVR，原有AVR型號為MX321型，不適用于調(diào)速使用，替換為MX342型。

（4）在發(fā)電機的非傳動側(cè)、勵磁機內(nèi)側(cè)安裝發(fā)電機軸接地刷。將發(fā)電機的軸電壓通過接地刷泄放到地，以保護(hù)發(fā)電機的軸承。

（5）更改了原有系統(tǒng)中的部分接線，包括功率電纜，和控制回路接線等。

（6）場橋的機械結(jié)構(gòu)做了相應(yīng)改造，如機械加固，拆除上平臺的斜梯，改為平臺步道，增加直梯-延長原直梯到平臺步道入口處，并配安全護(hù)籠等。

三、適應(yīng)集裝箱裝卸高效化要求的新型岸橋結(jié)構(gòu)

近年來在不斷提高常規(guī)岸橋技術(shù)性能參數(shù)的同時，為進(jìn)一步提高集裝箱船的裝卸效率，人們提出了一些有價值的設(shè)想，并且正在積極的進(jìn)行應(yīng)用型研究，一些新型結(jié)構(gòu)的岸橋已應(yīng)用于集裝箱碼頭，提高了集裝箱的裝卸效率。

1、雙小車式岸橋

岸橋的雙小車形式如1所示。該機在常規(guī)岸橋的基礎(chǔ)上，增加了中轉(zhuǎn)平臺和后小車。岸橋上有兩臺一高一矮的自行式起重小車。前起重機主小車（簡稱前小車）可沿鋪設(shè)在大梁上的軌道運行，它的起升高度在40m以上，有利于大型集裝箱船舶的裝卸。后起重機主小車（簡稱后小車）的運行軌道鋪設(shè)在門框聯(lián)系梁上，它的起升高度低于15m，主要是用做中轉(zhuǎn)平臺與地面的集裝箱車輛之間的集裝箱裝卸。兩臺起重小車在各自的軌道上運行操作，互不干涉。在靠陸域門腿一側(cè)的下橫梁上設(shè)置有中轉(zhuǎn)平臺。該平臺不僅可以保證相鄰的二個集裝箱能夠有規(guī)則的迅速就位。在兩臺起重小車接力式完成集裝箱裝卸作業(yè)的時候，不僅解決了大船在起升高度時要達(dá)到40m以上作業(yè)的，同時也解決了對承載高度只有1.3m集裝箱運輸車輛的作業(yè)。雙小車式岸橋?qū)⒀b卸作業(yè)過程分解成幾個環(huán)節(jié)，實行并行作業(yè)，縮短每個作業(yè)周期。另外二部小車各司其責(zé)，優(yōu)化了吊運路徑，集裝箱吊具對箱時間短，因此裝卸效率高。

四、提高裝卸設(shè)備的工作效率

大多數(shù)碼頭在作業(yè)時，通常是由集卡和橋吊配合裝卸作業(yè)。在前幾天的港口參觀實習(xí)過程中我發(fā)現(xiàn)，橋吊一般是將集裝箱卸在排長隊的集卡上，再空載升起。而在此過程中其實可以使用同貝位同步裝卸工藝，根據(jù)集裝箱船舶隔槽化的優(yōu)勢邊裝邊卸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比只裝不卸或只卸不裝來得快。不過這一工藝對堆場作業(yè)和集卡作業(yè)要求較高，需要后方設(shè)備同步工作才能保證該工藝的優(yōu)勢得以發(fā)揮。

另外，為提高橋吊的工作效率，廠家會計劃增加各部分的技術(shù)含量，提高起重量來增加起重的箱量?，F(xiàn)在橋吊有很多新技術(shù)應(yīng)用，譬如吊具有雙箱和三箱同時起吊的、雙小車橋吊應(yīng)用更加廣泛。因此，集裝箱碼頭前沿裝卸設(shè)備高效化可以通過提高單機作業(yè)效率和布置較多的橋吊同時參與裝卸船舶來實現(xiàn)。對于雙小車橋吊的應(yīng)用，常規(guī)岸邊集裝箱起重機進(jìn)一步提高效率受到的制約在于，一方面，司機室與小車一起運動，使司機容易產(chǎn)生疲勞和不適；另一方面，使用一臺小車，只有在一個集裝箱作業(yè)過程完全結(jié)束后，才能進(jìn)行下一個集裝箱作業(yè)，橋吊作業(yè)效率取決于單個集裝箱作業(yè)循環(huán)的時間，提高效率只能依賴于起重機性能參數(shù)的提高。由于集裝箱碼頭前沿作業(yè)完全自動化是近期難以達(dá)到的目標(biāo)，現(xiàn)有提高岸邊橋吊工作效率的做法上述幾種方法是可行的。

五、集裝箱裝卸機械的發(fā)展趨勢

伴隨著集裝箱專用碼頭不斷地向著現(xiàn)代化發(fā)展，碼頭中的裝卸數(shù)量也在不斷地增加，因此，必須要提高碼頭整體面積的利用率還有集裝箱裝卸作業(yè)的效率，此外集裝箱碼頭不斷朝著網(wǎng)絡(luò)化信息化的方向發(fā)展，這為實現(xiàn)集裝箱碼頭的自動化管理奠定了基礎(chǔ)。另外，隨著集裝箱碼頭不斷向高水平高技術(shù)化發(fā)展，這對與港口實現(xiàn)低碳節(jié)能環(huán)保也非常有幫助。鑒于RTG在我國絕大多數(shù)的港口使用比較普遍，所以，在本文中主要論述的是RTG的發(fā)展趨勢。

1、大型化

大型化主要體現(xiàn)在了起升的高度以及起重的重量這兩方面，當(dāng)前RTG不斷向大型化發(fā)展主要目的是為了提高集裝箱堆場面積的利用率以及為了提高RTG的作業(yè)效率。下表主要比較了常規(guī)的RTG和大型RTG在起升高度以及齊升速度等方面的差異。

2、自動化

現(xiàn)在，在我國集裝箱碼頭堆場使用的最主要的裝卸工藝是RTG，其普遍存在的問題是智能化程度比較低，大多數(shù)得依靠手工操作，不僅不方便管理，勞動強度也比較大，這在很大程度上制約著集裝箱碼頭的工作效率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的興起，這大大推動了RTG的全自動化無人作業(yè)的進(jìn)程。例如：ZMPC基于GPS技術(shù)對RTG進(jìn)行了改進(jìn)，通過GPS提供地面差分系統(tǒng)，通過不斷對差分系統(tǒng)操作從而實現(xiàn)RTG的自動糾錯，大大減輕了死機駕駛RTG的勞動強度，還能夠?qū)崿F(xiàn)RTG的精確定位，并且定位的精度可以到達(dá)15nnll，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)RTG的全自動作業(yè)。

3、節(jié)能與環(huán)保

隨著自然界中能源的不斷消耗，導(dǎo)致現(xiàn)在能源供應(yīng)緊張，價格也不斷地上漲，另外加上越來越多的國家意識到了保護(hù)環(huán)境的重要性，所以對港口節(jié)能環(huán)保這方面就比較關(guān)注。RTG的動力依靠的是柴油發(fā)電機組，因此科學(xué)地使用化學(xué)能源，減少浪費，就需要對柴油機的油耗量以及排放的廢氣量進(jìn)行必要的限制。PZMC所使用的是超級電容作為蓄能工具，這種電容所具有的優(yōu)點就是能夠瞬間充放電。這樣就可以把RTG驅(qū)動柴油機所多于的沖擊轉(zhuǎn)化成電能重新儲存到超級電容中，實現(xiàn)綠色RTG。這種辦法帶來的好處就是明顯降低了RTG的廢氣排放量以及廢氣的污染程度，使得廢氣的黑毒西江到林格曼黑度零級，能耗能夠下降至少13%，從而大大提高了RTG的節(jié)能環(huán)保性能。

六、結(jié)束語

綜上所述，港口貿(mào)易的交易量將會不斷增長，提高集裝箱裝卸作業(yè)效率，通過新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用和創(chuàng)新助推港口貿(mào)易的不斷發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展注入強勁動力。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜明等.改進(jìn)港口集裝箱裝卸工藝提高其通過能力[J].中國水運，2006（6）.

[2]林浩，唐勤華.新型集裝箱自動化碼頭裝卸工藝方案探討[J].水運工程，2008（10）.