一種港口新型電動(dòng)輪胎吊的研究

李芳君

（臨沂市科學(xué)技術(shù)合作與應(yīng)用研究院，山東 臨沂 276001）

0 引言

輪胎式集裝箱門式起重機(jī)（簡(jiǎn)稱輪胎吊RTC）是集裝箱碼頭堆場(chǎng)專用機(jī)械，也可以作為一般堆場(chǎng)用起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械。

現(xiàn)在我國(guó)港口所用輪胎吊還以柴油發(fā)電機(jī)組供電為主，這樣不但增加燃油消耗的成本，同時(shí)對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生不良影響，不符合我國(guó)節(jié)能減排的要求。隨著油改電技術(shù)的成熟，越來越多的碼頭開始進(jìn)行設(shè)備改造，以減少成本，保護(hù)環(huán)境。因此電動(dòng)輪胎吊逐步成為新建港口集裝箱碼頭堆場(chǎng)的主力軍。

1 技術(shù)參數(shù)

以某港機(jī)廠為南方某港制造的電動(dòng)輪胎吊為例，其主要技術(shù)參數(shù)如表1 所示［1］。

表1 某港機(jī)廠制造的電動(dòng)輪胎吊主要技術(shù)參數(shù)

2 設(shè)備組成

輪胎吊一般是由司機(jī)室、金屬結(jié)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、吊具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、電纜拖令系統(tǒng)、吊具及吊具上架、電氣系統(tǒng)10個(gè)部分組成。

本起重機(jī)由8 只橡膠輪胎支撐，采用市電供電，供電方式為具有轉(zhuǎn)場(chǎng)自動(dòng)受電功能的低架滑觸線供電系統(tǒng)，供電電壓AC660V，經(jīng)整流成直流，再逆變變頻后，作為機(jī)械的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。另外起重機(jī)還配備一套小功率柴油發(fā)電機(jī)組（約140 kW），提供起重機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)行走所需電能。因此可在集裝箱場(chǎng)地內(nèi)移動(dòng)而不受拖帶電纜以及外界動(dòng)力電源的影響。并配有能起吊20、40 集裝箱的電動(dòng)伸縮吊具。為了吊箱方便提高裝卸效率，裝有吊具回轉(zhuǎn)裝置，為了能夠轉(zhuǎn)換場(chǎng)地作業(yè)，起重機(jī)設(shè)有液壓頂升裝置可以進(jìn)行90°直角轉(zhuǎn)向［2］。

3 技術(shù)亮點(diǎn)—怠機(jī)節(jié)約燃油技術(shù)

在RTC 生產(chǎn)運(yùn)行過程中，燃油的消耗量大是制約港口利潤(rùn)的一個(gè)重要因素，如何減少輪胎吊等港機(jī)設(shè)備的燃油消耗，一直是一個(gè)難點(diǎn)。輪胎吊受生產(chǎn)調(diào)度安排及場(chǎng)區(qū)規(guī)模等因素的影響，很多時(shí)候會(huì)處于怠機(jī)狀態(tài)，這段時(shí)間每次一般為10～20 min，如果關(guān)閉發(fā)電機(jī)組后再重新啟動(dòng)，頻繁的開關(guān)機(jī)將降低設(shè)備的壽命，而且啟動(dòng)后達(dá)到工作狀態(tài)需要的時(shí)間較長(zhǎng)，銜接不當(dāng)會(huì)降低裝卸效率。一般司機(jī)會(huì)保持發(fā)電機(jī)組額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，但這樣又會(huì)增加輪胎吊的油耗，而怠機(jī)節(jié)約燃油技術(shù)可以在不影響發(fā)電機(jī)組壽命的前提下，通過降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而降低輪胎吊的油耗，并且啟動(dòng)快速、操作簡(jiǎn)單、切換方便，保證司機(jī)及維護(hù)人員迅速掌握。

針對(duì)輪胎吊節(jié)能改造設(shè)計(jì)，目前廣泛采用的油改電方式，每臺(tái)改造費(fèi)用大概為40～50 萬元，在轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)仍然需要發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)支持。但是怠機(jī)節(jié)約燃油技術(shù)，改造費(fèi)用低廉，且在怠速條件下，也可以完成輪胎吊的轉(zhuǎn)場(chǎng)，減少燃油消耗，為輪胎吊節(jié)能提供了一種性價(jià)比更高的快速解決方案。

怠機(jī)節(jié)約燃油技術(shù)的關(guān)鍵通過智能速度控制模塊來調(diào)節(jié)柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速，不但要保證輪胎吊其他設(shè)備的用電需求及安全，而且不影響發(fā)電機(jī)組的使用壽命，最終確定使用智能開關(guān)切換速度模塊，改變輸入CIU 電壓，從而控制發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速［3］。

如圖1，全怠速切換開關(guān)分別為司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)的遠(yuǎn)程智能PLC 控制和發(fā)電機(jī)組控制屏的就地控制，遠(yuǎn)程PLC智能控制是在可以聯(lián)動(dòng)臺(tái)手動(dòng)控制的同時(shí)，如果一段時(shí)間內(nèi)司機(jī)沒有操作切換開關(guān)，而整機(jī)的負(fù)荷不高時(shí)，輪胎吊電控系統(tǒng)PLC的智能控制就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為怠速狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)智能節(jié)油。發(fā)電機(jī)組控制屏的就地控制則是為了方便地面人員實(shí)現(xiàn)切換控制。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

當(dāng)全怠速切換開關(guān)動(dòng)作時(shí)，速度切換模塊接收到切換速度的命令，改變輸入發(fā)電機(jī)組控制識(shí)別單元CIU 的電壓，根據(jù)本項(xiàng)目所選取的速度切換模塊，當(dāng)電壓在1.17～2.8 之間時(shí)，視為輸入電壓正常，速度可調(diào)節(jié)，超出范圍系統(tǒng)將報(bào)警，以保證系統(tǒng)安全，保護(hù)發(fā)電機(jī)組。當(dāng)電壓信號(hào)輸入CIU 后，其控制核心根據(jù)輸入電壓，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的速度。

在低架滑觸線電動(dòng)輪胎吊項(xiàng)目中，所采用的VOLVO Penta TAD1641GE 發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，根據(jù)客戶實(shí)際生產(chǎn)功能需求，設(shè)定的怠速轉(zhuǎn)速為1380 r/min為最佳，根據(jù)VOLVO 油耗如表2 所示，預(yù)計(jì)可節(jié)約燃油8%，通過變頻電源的穩(wěn)壓作用，可以在怠速過程中，保證整機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定供電，不影響整個(gè)生產(chǎn)流程的銜接，且可以完成轉(zhuǎn)場(chǎng)、慢速空載等作業(yè)。

表2 VOLVO penta TAD1641GE 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗表L/h

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)半年多的使用調(diào)整，節(jié)約燃油技術(shù)達(dá)到了理想狀態(tài)，在客戶集裝箱碼頭生產(chǎn)作業(yè)中，節(jié)約燃油效果良好，平均可節(jié)約燃油8%左右，且提高了RTG 的生產(chǎn)銜接效率。該系統(tǒng)降低了RTG 的燃油消耗，提高了RTG 運(yùn)行效率和安全性，減少了司機(jī)的工作量，投資小，安裝調(diào)試方便，并可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，設(shè)定不同的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到不同的節(jié)能效果，適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于不同工況的集裝箱碼頭。

4 結(jié)語

通過對(duì)電動(dòng)輪胎吊技術(shù)參數(shù)、組成及其技術(shù)亮點(diǎn)的分析與研究，結(jié)合港口實(shí)際的使用情況，為此類電動(dòng)輪胎吊的選型應(yīng)用提供了理論和實(shí)踐依據(jù)，同時(shí)為其他設(shè)備的技術(shù)改造提供了前期的技術(shù)支持和參考，便于碼頭、物流、工廠等起重設(shè)備應(yīng)用較多的場(chǎng)合進(jìn)行技術(shù)改造，提高投入產(chǎn)出比。