港口集装箱装卸流程节能优化研究

摘要：随着成组运输方式的不断发展，出现了集装箱运输形式，而且得到了迅速发展，当前已经成为世界不同国家、不同地区之间进行物资贸易与运输的主要方式之一。随着集装箱运输方式的快速发展，人们要求集装箱装卸工艺必须达到高效节能，成为时代发展的必然要求，在港口码头运输中担任着主要角色。

关键词：港口；集装箱；装卸流程；节能优化；成组运输方式 文献标识码：A

中图分类号：U653 文章编号：1009-2374（2015）13-0093-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.046

1 港口集装箱装卸技术概述

应用轮胎式门式起重机主要特点就是灵活性好，在集装箱装卸中发挥着重要作用，当前在世界范围内得到了普遍应用。RTG在集装箱码头应用范围最广，是过去较长时期内一直应用的堆场机械设备。但是，轮胎式起重机主要以柴油作为主要动力燃料，主要特点是消耗能源多、噪声大，与目前国家提倡节能减排的要求不相适应，并且轮胎式集装箱门式起重机排放大量废气存在较大的噪声污染，在建设绿色港口中不利于实现节能环保。目前大部分港口都进行了RTG油改电技术改造，一些新建的码头之间使用ERTG技术。

其中RTG应用“油改电”技术有多种方法，如高架滑触线、刚性滑触线、电缆卷筒供电等，每一种方式都具有每一种方式的优点，分别可以应用于不同的工作场合，如小规模的集装箱港口较为适用电缆卷筒供电方案。而大型集装箱码头则适用高低空滑触线供电技术，可以实现节能减排的目的。上面提到的三种“油改电”技术主要应用电能，可以实现节能与环保。当前，我国大部分港口都已实现了“油改电”改造，取得了较好的节能效果，使能源消耗下降了70%左右。在RTG中应用“油改电”技术可以有效防止出现大气污染达到节能减排的目的，不再过多依赖对石油的需求。在RTG中应用“油改电”技术得到了人们的认可，具有广泛的发展

前景。

轮胎吊全名是轮胎式集装箱门式起重机，RTG是世界各大集装箱专业化码头堆场的主力设备，经“油改电”后的RTG被称为ERTG技术，采用了交流笼型异步电动机驱动和变频调速技术，输出转矩恒定，起升机构采用变频闭环矢量控制模式。尽管这一技术提升了节能效率，但由于采用普通的变频调速技术限制了将势能转换成电能并回馈给电网的过程，造成新的能源流失，因此还有必要进一步探索其节能技术问题。

2 港口集装箱节能技术分析

2.1 ERTG节能技术

2.1.1 应用能量回馈技术。在集装箱装卸过程中，不但发生着电能与势能的相互转化过程，在集装箱起吊过程中，要消耗一定的电能而转化为集装箱的势能；与之不同，在下放集装箱过程中，集装箱的势能会越来越少而逐步转化为电能。所以，要研究利用在此过程中产生的能源，防止机械散热部件负荷的增加，应用能量回馈技术可以有效处理这部分电能，使能源达到循环利用，同时可以有效节约集装箱吊运过程中生产的能耗。在集装箱运输中应用能量回馈技术可以节省33%的电能，因此广泛应用能量回馈技术可以大量节省电能，改善我国当前供电紧张形势，节省GDP能源消耗，不再依靠国际能源的供给，在维护能源安全中发挥着重要

作用。

2.1.2 应用超级电容技术。岸桥与场桥能量回馈过程技术可以产生一定的能源，可以进行存储，而ERTG产生的再生能源可以达到全部作业循环所需能源的30%以上。对再生能源可以实现循环应用，不但可以大量节约能源，而且可以改善重载起升过程的工作状况，保证功率不会突然增加，可以对电动机起到一定的保护作用，在运行当中防止出现熄火，延长了电动机的使用寿命。利用超级电容技术不但可以储存一定数量的能源，而且可以应用到系统功能不足状态中，对系统中的能量形成合理补充。超级电容不同于普通电容，主要特点是电容高、充放电迅速、效率低、寿命长、不受温度限制、安全等。

2.2 应用LNG集装箱拖挂车技术

当前，国际上油料价格不断上涨，而且应用燃油过多也会污染环境，所以一定要寻找新的能源来取代燃油。而LNG拖挂车是国家新能源项目，主要特点是消耗能量少、无污染、排放少等，主要燃料是液化天然气，可以减少废气污染排放80%以上，有利于实现可持续发展。液化天然气中没有硫化物和铅尘、苯类等物质，而且主要燃料是液化天然气的发动机排放的尾气要明显好于柴油发动机。LNG在低温低压状态下完成存储，安全性更高。而LNG拖挂车的天然气发动机的工作性能与柴油发动机相同，在港口低速大扭矩生产中完全可以胜任，而且天然气发动机可以实现节能的目标。可以防止出现大气污染、达到节能减排的目的，可以有效改善能源结构、使人类不再依赖石油等燃料。

2.3 应用先进的集装吊具

当前集装箱吊具主要有两种类型：液压集装箱吊具和电动集装箱吊具。液压式集装箱吊具主要动力来自于液压泵，在装卸集装箱过程中，要求液压泵不间断地进行工作，在全部过程中都要不间断消耗能量。而电动集装箱吊具没有液压动力，主要动力不来自于液压泵电机。在电动集装箱吊具的不同部位都安装有电机。所以在不同部位需要提供动力时只需启动相应的电动机即可，如果不同部位不需要进入工作状态则没有能量消耗。有数据显示，全电动集装箱吊具能量消耗只占液压式集装箱能量消耗的6%，具有明显的节能效果。电动集装箱吊具不同于传统液压式集装箱吊具，不但可以有效节省能源，而且电动吊具也易于维护，使用寿命明显长于液压吊具。在上面两种吊具的比较中可以看出，全电动集装箱吊具具有明显优势，在将来发展中一定会逐步代替液压式吊具。而且全电动集装箱吊具的性能与维修成本也明显比液压式集装箱吊具有优越得多，大量节省了运营成本，达到节能减排的目的，因此这一技术模式一定会得到普遍推广。

当前，集装箱船舶越来越大，集装箱船舶选择航道越来越深，而且大多都会在装卸船效率较高的码头停靠，可以节省大量时间。因此对岸桥的要求越来越严格。要求集装箱吊具实现速度快、高度大、重量高的特点。如每次起吊2个或3个集装箱需要消耗的能量比每次起吊1个集装箱需要消耗的能量要节约很多。利用集装箱双吊可以在短时间内完成装卸任务，集装箱双吊具装卸效率比单吊要提高60%以上，集装箱双吊的主要吊运方式是并肩式，有效提高了装卸效率，平均单吊运耗时60s。在集装箱装卸过程中，集装箱吊具的选择对集装箱装卸效率具有直接影响。在上面论述中可以看出，集装箱双吊运模式要明显优于单吊具吊运模式。港口集装箱作业量大量提升，而集装箱码头要求集装箱吊具的性能更优、效率更高、可靠性更强，因此，集装箱双吊具一定会在将来的运行中得到普遍应用。

2.4 应用港口集装箱机械轻型化技术

港口集装箱机械化轻型化技术就是指应用的机械零部件和整机质量大量减少，在制造过程中应用最优质的材料和最先进的制造方法，可以使性能最优、达到节能减排的目的，可以节省装卸资金的技术。集装箱机械轻型化技术应用最少的钢材，所以在生产机械过程中可以大量减少碳排放，在生产过程中也可以有效减少能量消耗与尾气排放，并且也不会产生大量的噪声，使材料利用率达到最佳。集装箱机械轻型化技术不但提高了集装箱机械的动力性能，使驱动力接触力和摩擦力有所下降，节省驱动部件工作时所消耗的能量，可以有效延长整机的使用寿命。应用集装箱机械轻型化技术可以有效防治港区大气污染、达到节能减排的目的、有利于实现能源结构调整、不再过多依赖石油。

3 结语

总之，本文分析了当前集装箱装卸运输当中不同装卸运输机械设备的不同特点，指出应用岸桥、集卡、场桥等设备会产生大量空气污染、消耗大量能源、排放大量废物等，接着论述了一些先进生产设备，可以实现降低能源消耗、防治大气污染、使排放量达到最低的目的，实现了节能减排，有利于实现节能减排技术的最佳组合。

参考文献

[1] 孙伟青.浅谈集装箱电动吊具与液压吊具的区别[J].港口科技，2010，（8）.

作者简介：李宗良（1982-），女，湖南望城人，中交水运规划设计院有限公司工程师，硕士，研究方向：节能技术咨询与推广。

（责任编辑：秦逊玉）endprint