探索港口集装箱轮胎吊节能减排的新途径

2021-04-03彭小东

中国设备工程 2021年7期

彭小东

（上海振华重工(集团)股份有限公司，上海 200125）

在电力处于正常通电状态时，采取油改电供电方式的轮胎吊均可实现无噪声、无废气的工作，具有极强的环保优势。基于此，对于港口集装箱轮胎吊节能减排新途径的探究有着重要意义。

1 港口集装箱轮胎吊油改电

集装箱轮胎吊在实际运行进程中，存在污染环境、噪声大、油耗高的问题，国内研究机构及企业自2010年开始着手研究油改电运行模式，综合分析电缆卷筒、低架滑触线、高架滑触线等供电方式；其中，高架滑触模式在安全生产、节能减排、生产效率等方面展现显著优势，能够满足国内大部分现代化港口的作业要求，被港口企业广泛应用。

2 港口集装箱轮胎吊油改电接电方式

现阶段，国内围绕集装箱轮胎吊所采取的油改电供电模式主要包括以下几种：第一，电缆卷筒，该种供电模式需要将供电选择开关、电缆插座、电缆插头、电缆卷筒设置在轮胎吊上，在正常工作运行期间，轮胎吊可实行市电供电模式；该种供电模式依靠电缆接电，实现取电作业；若集装箱轮胎吊采用电缆卷筒，会在一定程度上提升单个设备造价，不利于大规模生产，也会提升维修、保养价格。第二，低架滑触线，该种供电模式是指将滑触线、低架搭架、变压器设置在地面上，将供电选择开关及电缆设置在轮胎吊上，进而实现轮胎吊供电；作为滑触线节电模式，低架滑触线是常用的移动供电模式，其命名原因在于，相比高架滑触线，其在轮胎吊的实际接电位置较低；通常情况下，低架滑触线的塔架高度约为4m。第三，高架滑触线，该种供电模式与低架滑触线相似；由于滑触线在集装箱轮胎吊的电缆位置相对较高，因此，被称为高架滑触线；这种供电模式的优点在于，开展跨厂直线作业时不需断电，有助于提升带电作业的安全性；从节能减排角度对以上油改电的方式进行分析，可以发现三种供电模式具有几乎相同的供电效率，但电缆卷筒模式随着电缆长度的增加，会提升功率损耗。与此同时，市电电源是三种供电方式的电力来源，在电力处于正常通电状态时，三种油改电供电方式均可以实现无噪声、无废气的工作，具有极强的环保优势。

三种油改电供电方式在实际的应用过程中，受自身结构的影响，分别具有不同的适用场景。以外高桥港口为例，为应对堆场排水需求，港区会将排水明沟设置在堆场盲道内；若在外高桥港口引入低架滑触线或电缆卷筒等供电模式，则接电箱、锁座基础与排水明沟会产生交叉影响，不利于布置作业。与此同时，港区也很难解决轮胎吊跑偏后如何卷缆的问题以及横跨通道的电缆拖缆问题。若在港口使用上述两种油改电方式，则必须在港口纵向道路切断低架滑触线的电缆，不利于轮胎吊油改电系统的直线转场，严重影响轮胎吊油改电系统在堆场间的横向移动效率。基于此，若将油改电模式应用于类似外高桥港口区域，即作业现场堆场规整且使用率高的港口区域，设计团队可结合堆场实际作业习惯与作业需求引入高架滑触线供电模式，以提升堆场作业效率，提高油改电模式的可行性。

3 油改电节能减排的关键

3.1 高架滑触线油改电

油改电供电模式中的高架滑触线模式应用最广泛，因此，以高架滑触线为例进行分析，能够明晰油改电模式的关键。该种供电模式具有以下几种施工要求：第一，要求港口具有一定空间，需要占据一定地基面积，用于安装滑触线支撑架；通常会在堆场内划出五平方米左右的区域，布置支撑架地基。第二，由于高架滑触线的塔架较高，很可能会受到港口周边台风影响；因此，在开展轮胎吊作业时，应使滑触线架空并始终保持其处于平直状态；其中，平是指地面道路与滑触线平行，直是指滑触线能够在八级横风条件下保持小于1m的单侧摆动。第三，设计人员应充分考虑气候条件的影响，例如，冰雪天气、雷电天气，强化高架滑触线的防电、防雷效能，保持供电系统的稳定性。第四，港口需要投资一定金额建设高架基础设施，这也需要港口区域的堆场具有较高通过效率、较强的通过能力；同时，港口区域还需拥有较长作业线与规整的功能划分区域。第五，该类供电模式对于作业区的连续性具有较高要求，例如，港口区域需要能够实现直线转场，但不会对港区堆场原有的作业模式进行更改。

3.2 技术要点

油改电供电模式的技术要点具体包括以下几方面：第一，在围绕集装箱轮胎吊开展改造工程施工活动时，应结合轮胎吊的自身结构，从电缆铺设、指示灯、高压钠灯、机上限位、水密开关、接线箱、电源切换箱、集成品安装、取电平台安装、取电平台制作等项目着手。第二，施工设计人员应结合港口实际地质条件，设计塔架基础结构，例如，将拉梁设置在端塔处，引入桩基承台模式，最终的塔架钢结构具体包括电线、挂锁、避雷锁、抗风索、承重锁、斜杆、横杆、横担、塔柱、主体塔架，上述各钢结构承担着重要功能，有助于提升塔架的抗风性能。第三，设计人员应结合港口实际的供电容量，设计供电系统的供电阈值，保障将充足的电力资源提供给港口，以强化油改点供电模式的有效性；同时，设计人员应结合港区实际用电情况，在系统的实际运行中，不断完善供电系统设计。例如，结合电力供应情况，将供电设施增设在堆场内，以强化供电效果。第四，设计人员应严格依照防雷设计规范中对建筑物的具体要求，开展高架滑触线供电系统防雷与接地的设计活动，不断强化供电系统的防雷性能。第五，设计人员应结合高架滑触线各部分结构的实际位置，比如，围绕输电铁塔位置防撞警示标志，结合轮胎吊的运行情况，在堆场内完善保护装置，持续增强集装箱轮胎吊的作业安全性。

4 节能减排效果

柴油发电机是集装箱轮胎吊的动力来源，主要工作模式为间歇式，相关数据统计表明，港口在启动轮胎吊发动机后，柴油发电机组在实际运行进程中，装卸作业时间占比不到50%，大多数时间轮胎吊并不处于作业状态，即进入能源空耗状态，每小时每台集装箱轮胎吊可空耗1.5升柴油，这使得集装箱轮胎吊空耗大、污染重、运行成本高、能耗大的问题日益显著。若轮胎吊能够采用油改电供电模式，可大幅缩减营运成本；相比柴油驱动模式的集装箱轮胎吊，采用油改电模式的集装箱轮胎吊只有33%的能源消耗；在正常运行过程中，油改电模式集装箱轮胎吊极少泄漏水油，也不易产生噪声、废气，能够符合港口能源节约需求，大幅降低环境污染程度。若将集装箱轮胎吊转为油改电供电模式开展作业，则可使用市电供应替代原有的柴油功能方式，使得货物在装卸过程中，设备不再排放有毒物质，有助于满足港口节能减排的环保目标。以上文所述的外高桥港口区域为例，若该港区能够改造堆场设备；即相比传统集装箱轮胎吊，采用油改电模式的集装箱轮胎吊在操作1TEU时，能够减少0.8kg左右的标准煤综合能耗，显著降低作业噪声，基本不会排放废气，大幅提升轮胎吊作业的节能减排效果。