港口集裝箱裝卸流程節(jié)能優(yōu)化研究

摘要：隨著成組運輸方式的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了集裝箱運輸形式，而且得到了迅速發(fā)展，當前已經(jīng)成為世界不同國家、不同地區(qū)之間進行物資貿(mào)易與運輸?shù)闹饕绞街?。隨著集裝箱運輸方式的快速發(fā)展，人們要求集裝箱裝卸工藝必須達到高效節(jié)能，成為時代發(fā)展的必然要求，在港口碼頭運輸中擔任著主要角色。

關鍵詞：港口；集裝箱；裝卸流程；節(jié)能優(yōu)化；成組運輸方式 文獻標識碼：A

中圖分類號：U653 文章編號：1009-2374（2015）13-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.046

1 港口集裝箱裝卸技術概述

應用輪胎式門式起重機主要特點就是靈活性好，在集裝箱裝卸中發(fā)揮著重要作用，當前在世界范圍內(nèi)得到了普遍應用。RTG在集裝箱碼頭應用范圍最廣，是過去較長時期內(nèi)一直應用的堆場機械設備。但是，輪胎式起重機主要以柴油作為主要動力燃料，主要特點是消耗能源多、噪聲大，與目前國家提倡節(jié)能減排的要求不相適應，并且輪胎式集裝箱門式起重機排放大量廢氣存在較大的噪聲污染，在建設綠色港口中不利于實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。目前大部分港口都進行了RTG油改電技術改造，一些新建的碼頭之間使用ERTG技術。

其中RTG應用“油改電”技術有多種方法，如高架滑觸線、剛性滑觸線、電纜卷筒供電等，每一種方式都具有每一種方式的優(yōu)點，分別可以應用于不同的工作場合，如小規(guī)模的集裝箱港口較為適用電纜卷筒供電方案。而大型集裝箱碼頭則適用高低空滑觸線供電技術，可以實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。上面提到的三種“油改電”技術主要應用電能，可以實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保。當前，我國大部分港口都已實現(xiàn)了“油改電”改造，取得了較好的節(jié)能效果，使能源消耗下降了70%左右。在RTG中應用“油改電”技術可以有效防止出現(xiàn)大氣污染達到節(jié)能減排的目的，不再過多依賴對石油的需求。在RTG中應用“油改電”技術得到了人們的認可，具有廣泛的發(fā)展

前景。

輪胎吊全名是輪胎式集裝箱門式起重機，RTG是世界各大集裝箱專業(yè)化碼頭堆場的主力設備，經(jīng)“油改電”后的RTG被稱為ERTG技術，采用了交流籠型異步電動機驅動和變頻調(diào)速技術，輸出轉矩恒定，起升機構采用變頻閉環(huán)矢量控制模式。盡管這一技術提升了節(jié)能效率，但由于采用普通的變頻調(diào)速技術限制了將勢能轉換成電能并回饋給電網(wǎng)的過程，造成新的能源流失，因此還有必要進一步探索其節(jié)能技術問題。

2 港口集裝箱節(jié)能技術分析

2.1 ERTG節(jié)能技術

2.1.1 應用能量回饋技術。在集裝箱裝卸過程中，不但發(fā)生著電能與勢能的相互轉化過程，在集裝箱起吊過程中，要消耗一定的電能而轉化為集裝箱的勢能；與之不同，在下放集裝箱過程中，集裝箱的勢能會越來越少而逐步轉化為電能。所以，要研究利用在此過程中產(chǎn)生的能源，防止機械散熱部件負荷的增加，應用能量回饋技術可以有效處理這部分電能，使能源達到循環(huán)利用，同時可以有效節(jié)約集裝箱吊運過程中生產(chǎn)的能耗。在集裝箱運輸中應用能量回饋技術可以節(jié)省33%的電能，因此廣泛應用能量回饋技術可以大量節(jié)省電能，改善我國當前供電緊張形勢，節(jié)省GDP能源消耗，不再依靠國際能源的供給，在維護能源安全中發(fā)揮著重要

作用。

2.1.2 應用超級電容技術。岸橋與場橋能量回饋過程技術可以產(chǎn)生一定的能源，可以進行存儲，而ERTG產(chǎn)生的再生能源可以達到全部作業(yè)循環(huán)所需能源的30%以上。對再生能源可以實現(xiàn)循環(huán)應用，不但可以大量節(jié)約能源，而且可以改善重載起升過程的工作狀況，保證功率不會突然增加，可以對電動機起到一定的保護作用，在運行當中防止出現(xiàn)熄火，延長了電動機的使用壽命。利用超級電容技術不但可以儲存一定數(shù)量的能源，而且可以應用到系統(tǒng)功能不足狀態(tài)中，對系統(tǒng)中的能量形成合理補充。超級電容不同于普通電容，主要特點是電容高、充放電迅速、效率低、壽命長、不受溫度限制、安全等。

2.2 應用LNG集裝箱拖掛車技術

當前，國際上油料價格不斷上漲，而且應用燃油過多也會污染環(huán)境，所以一定要尋找新的能源來取代燃油。而LNG拖掛車是國家新能源項目，主要特點是消耗能量少、無污染、排放少等，主要燃料是液化天然氣，可以減少廢氣污染排放80%以上，有利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。液化天然氣中沒有硫化物和鉛塵、苯類等物質(zhì)，而且主要燃料是液化天然氣的發(fā)動機排放的尾氣要明顯好于柴油發(fā)動機。LNG在低溫低壓狀態(tài)下完成存儲，安全性更高。而LNG拖掛車的天然氣發(fā)動機的工作性能與柴油發(fā)動機相同，在港口低速大扭矩生產(chǎn)中完全可以勝任，而且天然氣發(fā)動機可以實現(xiàn)節(jié)能的目標。可以防止出現(xiàn)大氣污染、達到節(jié)能減排的目的，可以有效改善能源結構、使人類不再依賴石油等燃料。

2.3 應用先進的集裝吊具

當前集裝箱吊具主要有兩種類型：液壓集裝箱吊具和電動集裝箱吊具。液壓式集裝箱吊具主要動力來自于液壓泵，在裝卸集裝箱過程中，要求液壓泵不間斷地進行工作，在全部過程中都要不間斷消耗能量。而電動集裝箱吊具沒有液壓動力，主要動力不來自于液壓泵電機。在電動集裝箱吊具的不同部位都安裝有電機。所以在不同部位需要提供動力時只需啟動相應的電動機即可，如果不同部位不需要進入工作狀態(tài)則沒有能量消耗。有數(shù)據(jù)顯示，全電動集裝箱吊具能量消耗只占液壓式集裝箱能量消耗的6%，具有明顯的節(jié)能效果。電動集裝箱吊具不同于傳統(tǒng)液壓式集裝箱吊具，不但可以有效節(jié)省能源，而且電動吊具也易于維護，使用壽命明顯長于液壓吊具。在上面兩種吊具的比較中可以看出，全電動集裝箱吊具具有明顯優(yōu)勢，在將來發(fā)展中一定會逐步代替液壓式吊具。而且全電動集裝箱吊具的性能與維修成本也明顯比液壓式集裝箱吊具有優(yōu)越得多，大量節(jié)省了運營成本，達到節(jié)能減排的目的，因此這一技術模式一定會得到普遍推廣。

當前，集裝箱船舶越來越大，集裝箱船舶選擇航道越來越深，而且大多都會在裝卸船效率較高的碼頭?？浚梢怨?jié)省大量時間。因此對岸橋的要求越來越嚴格。要求集裝箱吊具實現(xiàn)速度快、高度大、重量高的特點。如每次起吊2個或3個集裝箱需要消耗的能量比每次起吊1個集裝箱需要消耗的能量要節(jié)約很多。利用集裝箱雙吊可以在短時間內(nèi)完成裝卸任務，集裝箱雙吊具裝卸效率比單吊要提高60%以上，集裝箱雙吊的主要吊運方式是并肩式，有效提高了裝卸效率，平均單吊運耗時60s。在集裝箱裝卸過程中，集裝箱吊具的選擇對集裝箱裝卸效率具有直接影響。在上面論述中可以看出，集裝箱雙吊運模式要明顯優(yōu)于單吊具吊運模式。港口集裝箱作業(yè)量大量提升，而集裝箱碼頭要求集裝箱吊具的性能更優(yōu)、效率更高、可靠性更強，因此，集裝箱雙吊具一定會在將來的運行中得到普遍應用。

2.4 應用港口集裝箱機械輕型化技術

港口集裝箱機械化輕型化技術就是指應用的機械零部件和整機質(zhì)量大量減少，在制造過程中應用最優(yōu)質(zhì)的材料和最先進的制造方法，可以使性能最優(yōu)、達到節(jié)能減排的目的，可以節(jié)省裝卸資金的技術。集裝箱機械輕型化技術應用最少的鋼材，所以在生產(chǎn)機械過程中可以大量減少碳排放，在生產(chǎn)過程中也可以有效減少能量消耗與尾氣排放，并且也不會產(chǎn)生大量的噪聲，使材料利用率達到最佳。集裝箱機械輕型化技術不但提高了集裝箱機械的動力性能，使驅動力接觸力和摩擦力有所下降，節(jié)省驅動部件工作時所消耗的能量，可以有效延長整機的使用壽命。應用集裝箱機械輕型化技術可以有效防治港區(qū)大氣污染、達到節(jié)能減排的目的、有利于實現(xiàn)能源結構調(diào)整、不再過多依賴石油。

3 結語

總之，本文分析了當前集裝箱裝卸運輸當中不同裝卸運輸機械設備的不同特點，指出應用岸橋、集卡、場橋等設備會產(chǎn)生大量空氣污染、消耗大量能源、排放大量廢物等，接著論述了一些先進生產(chǎn)設備，可以實現(xiàn)降低能源消耗、防治大氣污染、使排放量達到最低的目的，實現(xiàn)了節(jié)能減排，有利于實現(xiàn)節(jié)能減排技術的最佳組合。

參考文獻

[1] 孫偉青.淺談集裝箱電動吊具與液壓吊具的區(qū)別[J].港口科技，2010，（8）.

作者簡介：李宗良（1982-），女，湖南望城人，中交水運規(guī)劃設計院有限公司工程師，碩士，研究方向：節(jié)能技術咨詢與推廣。

（責任編輯：秦遜玉）endprint