港口集装箱堆场装卸起重机械的节能改造

唐友

摘要：随着经济全球化的不断深化发展，集装箱港口在国际贸易中发挥着重要的作用。提高机械设备的作业效率，降低能耗是可持续发展战略的要求。本文对机械设备节能改造、新型岸桥结构、提高作业效率以及装卸设备的发展进行分析，以供参考。

关键词：港口；集装箱；装卸；机械；节能；效率；发展

一、前言

当前我国对外贸易不断发展，2012年我国港口集装箱吞吐量已经达到17651万箱，这就需要机械作业发挥重要作用。充分发挥机械设备的潜力，提高作业效率是促进港口贸易不断发展的保证。

二、集装箱堆场装卸起重机械的节能改造

1、节能工况

经检测，单台场桥每小时最多作业48箱。但在实际中，一些大港及作业繁忙的码头平均每小时做10～14箱，更多时间是在等待中，作业不繁忙的港口这种情况更甚。由于柴油机的油耗与其转速基本成正比例，在等待过程中仍使发动机全速运转，以维持1800r/mim、60Hz、3相480VAC的输出，供传动系统（变频器）和辅助控制系统（PLC、CMS、照明及液压等）的应用。导致不必要的油耗，经计算此部分的能耗在整体能耗的30%左右。

2、改造措施

（1）增加新电气房，容纳直流源DCSource，辅助逆变器，进线电抗器，正弦波滤波器，24VDC-220VAC小逆变器，其输出到直流源和辅助逆变器，作为其控制电源。

（2）增加柴油机调速柜，容纳PLC远程机架，其上安装有电源模块、光纤通讯模块、开关量输出模块、调速板、电池24VDC断路器/接触器回路及供给新电气房的24VDC-220VAC小逆变器。柴油机调速柜安装于柴油机侧，在原有柴油机控制柜的上方。

（3）调换发电机的自动电压调节板AVR，原有AVR型号为MX321型，不适用于调速使用，替换为MX342型。

（4）在发电机的非传动侧、励磁机内侧安装发电机轴接地刷。将发电机的轴电压通过接地刷泄放到地，以保护发电机的轴承。

（5）更改了原有系统中的部分接线，包括功率电缆，和控制回路接线等。

（6）场桥的机械结构做了相应改造，如机械加固，拆除上平台的斜梯，改为平台步道，增加直梯-延长原直梯到平台步道入口处，并配安全护笼等。

三、适应集装箱装卸高效化要求的新型岸桥结构

近年来在不断提高常规岸桥技术性能参数的同时，为进一步提高集装箱船的装卸效率，人们提出了一些有价值的设想，并且正在积极的进行应用型研究，一些新型结构的岸桥已应用于集装箱码头，提高了集装箱的装卸效率。

1、双小车式岸桥

岸桥的双小车形式如1所示。该机在常规岸桥的基础上，增加了中转平台和后小车。岸桥上有两台一高一矮的自行式起重小车。前起重机主小车（简称前小车）可沿铺设在大梁上的轨道运行，它的起升高度在40m以上，有利于大型集装箱船舶的装卸。后起重机主小车（简称后小车）的运行轨道铺设在门框联系梁上，它的起升高度低于15m，主要是用做中转平台与地面的集装箱车辆之间的集装箱装卸。两台起重小车在各自的轨道上运行操作，互不干涉。在靠陆域门腿一侧的下横梁上设置有中转平台。该平台不仅可以保证相邻的二个集装箱能够有规则的迅速就位。在两台起重小车接力式完成集装箱装卸作业的时候，不仅解决了大船在起升高度时要达到40m以上作业的，同时也解决了对承载高度只有1.3m集装箱运输车辆的作业。双小车式岸桥将装卸作业过程分解成几个环节，实行并行作业，缩短每个作业周期。另外二部小车各司其责，优化了吊运路径，集装箱吊具对箱时间短，因此装卸效率高。

四、提高装卸设备的工作效率

大多数码头在作业时，通常是由集卡和桥吊配合装卸作业。在前几天的港口参观实习过程中我发现，桥吊一般是将集装箱卸在排长队的集卡上，再空载升起。而在此过程中其实可以使用同贝位同步装卸工艺，根据集装箱船舶隔槽化的优势边装边卸，远远比只装不卸或只卸不装来得快。不过这一工艺对堆场作业和集卡作业要求较高，需要后方设备同步工作才能保证该工艺的优势得以发挥。

另外，为提高桥吊的工作效率，厂家会计划增加各部分的技术含量，提高起重量来增加起重的箱量。现在桥吊有很多新技术应用，譬如吊具有双箱和三箱同时起吊的、双小车桥吊应用更加广泛。因此，集装箱码头前沿装卸设备高效化可以通过提高单机作业效率和布置较多的桥吊同时参与装卸船舶来实现。对于双小车桥吊的应用，常规岸边集装箱起重机进一步提高效率受到的制约在于，一方面，司机室与小车一起运动，使司机容易产生疲劳和不适；另一方面，使用一台小车，只有在一个集装箱作业过程完全结束后，才能进行下一个集装箱作业，桥吊作业效率取决于单个集装箱作业循环的时间，提高效率只能依赖于起重机性能参数的提高。由于集装箱码头前沿作业完全自动化是近期难以达到的目标，现有提高岸边桥吊工作效率的做法上述几种方法是可行的。

五、集装箱装卸机械的发展趋势

伴随着集装箱专用码头不断地向着现代化发展，码头中的装卸数量也在不断地增加，因此，必须要提高码头整体面积的利用率还有集装箱装卸作业的效率，此外集装箱码头不断朝着网络化信息化的方向发展，这为实现集装箱码头的自动化管理奠定了基础。另外，随着集装箱码头不断向高水平高技术化发展，这对与港口实现低碳节能环保也非常有帮助。鉴于RTG在我国绝大多数的港口使用比较普遍，所以，在本文中主要论述的是RTG的发展趋势。

1、大型化

大型化主要体现在了起升的高度以及起重的重量这两方面，当前RTG不断向大型化发展主要目的是为了提高集装箱堆场面积的利用率以及為了提高RTG的作业效率。下表主要比较了常规的RTG和大型RTG在起升高度以及齐升速度等方面的差异。

2、自动化

现在，在我国集装箱码头堆场使用的最主要的装卸工艺是RTG，其普遍存在的问题是智能化程度比较低，大多数得依靠手工操作，不仅不方便管理，劳动强度也比较大，这在很大程度上制约着集装箱码头的工作效率。随着科学技术的发展尤其是无线数据传输技术以及远程监控技术的兴起，这大大推动了RTG的全自动化无人作业的进程。例如：ZMPC基于GPS技术对RTG进行了改进，通过GPS提供地面差分系统，通过不断对差分系统操作从而实现RTG的自动纠错，大大减轻了死机驾驶RTG的劳动强度，还能够实现RTG的精确定位，并且定位的精度可以到达15nnll，而且还能够实现RTG的全自动作业。

3、节能与环保

随着自然界中能源的不断消耗，导致现在能源供应紧张，价格也不断地上涨，另外加上越来越多的国家意识到了保护环境的重要性，所以对港口节能环保这方面就比较关注。RTG的动力依靠的是柴油发电机组，因此科学地使用化学能源，减少浪费，就需要对柴油机的油耗量以及排放的废气量进行必要的限制。PZMC所使用的是超级电容作为蓄能工具，这种电容所具有的优点就是能够瞬间充放电。这样就可以把RTG驱动柴油机所多于的冲击转化成电能重新储存到超级电容中，实现绿色RTG。这种办法带来的好处就是明显降低了RTG的废气排放量以及废气的污染程度，使得废气的黑毒西江到林格曼黑度零级，能耗能够下降至少13%，从而大大提高了RTG的节能环保性能。

六、结束语

综上所述，港口贸易的交易量将会不断增长，提高集装箱装卸作业效率，通过新技术、新工艺的应用和创新助推港口贸易的不断发展，为经济的发展注入强劲动力。

参考文献：

[1]杜明等.改进港口集装箱装卸工艺提高其通过能力[J].中国水运，2006（6）.

[2]林浩，唐勤华.新型集装箱自动化码头装卸工艺方案探讨[J].水运工程，2008（10）.