探索港口集裝箱輪胎吊節(jié)能減排的新途徑

彭小東

（上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125）

在電力處于正常通電狀態(tài)時，采取油改電供電方式的輪胎吊均可實現(xiàn)無噪聲、無廢氣的工作，具有極強的環(huán)保優(yōu)勢。基于此，對于港口集裝箱輪胎吊節(jié)能減排新途徑的探究有著重要意義。

1 港口集裝箱輪胎吊油改電

集裝箱輪胎吊在實際運行進程中，存在污染環(huán)境、噪聲大、油耗高的問題，國內(nèi)研究機構(gòu)及企業(yè)自2010年開始著手研究油改電運行模式，綜合分析電纜卷筒、低架滑觸線、高架滑觸線等供電方式；其中，高架滑觸模式在安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、生產(chǎn)效率等方面展現(xiàn)顯著優(yōu)勢，能夠滿足國內(nèi)大部分現(xiàn)代化港口的作業(yè)要求，被港口企業(yè)廣泛應用。

2 港口集裝箱輪胎吊油改電接電方式

現(xiàn)階段，國內(nèi)圍繞集裝箱輪胎吊所采取的油改電供電模式主要包括以下幾種：第一，電纜卷筒，該種供電模式需要將供電選擇開關(guān)、電纜插座、電纜插頭、電纜卷筒設置在輪胎吊上，在正常工作運行期間，輪胎吊可實行市電供電模式；該種供電模式依靠電纜接電，實現(xiàn)取電作業(yè)；若集裝箱輪胎吊采用電纜卷筒，會在一定程度上提升單個設備造價，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，也會提升維修、保養(yǎng)價格。第二，低架滑觸線，該種供電模式是指將滑觸線、低架搭架、變壓器設置在地面上，將供電選擇開關(guān)及電纜設置在輪胎吊上，進而實現(xiàn)輪胎吊供電；作為滑觸線節(jié)電模式，低架滑觸線是常用的移動供電模式，其命名原因在于，相比高架滑觸線，其在輪胎吊的實際接電位置較低；通常情況下，低架滑觸線的塔架高度約為4m。第三，高架滑觸線，該種供電模式與低架滑觸線相似；由于滑觸線在集裝箱輪胎吊的電纜位置相對較高，因此，被稱為高架滑觸線；這種供電模式的優(yōu)點在于，開展跨廠直線作業(yè)時不需斷電，有助于提升帶電作業(yè)的安全性；從節(jié)能減排角度對以上油改電的方式進行分析，可以發(fā)現(xiàn)三種供電模式具有幾乎相同的供電效率，但電纜卷筒模式隨著電纜長度的增加，會提升功率損耗。與此同時，市電電源是三種供電方式的電力來源，在電力處于正常通電狀態(tài)時，三種油改電供電方式均可以實現(xiàn)無噪聲、無廢氣的工作，具有極強的環(huán)保優(yōu)勢。

三種油改電供電方式在實際的應用過程中，受自身結(jié)構(gòu)的影響，分別具有不同的適用場景。以外高橋港口為例，為應對堆場排水需求，港區(qū)會將排水明溝設置在堆場盲道內(nèi)；若在外高橋港口引入低架滑觸線或電纜卷筒等供電模式，則接電箱、鎖座基礎與排水明溝會產(chǎn)生交叉影響，不利于布置作業(yè)。與此同時，港區(qū)也很難解決輪胎吊跑偏后如何卷纜的問題以及橫跨通道的電纜拖纜問題。若在港口使用上述兩種油改電方式，則必須在港口縱向道路切斷低架滑觸線的電纜，不利于輪胎吊油改電系統(tǒng)的直線轉(zhuǎn)場，嚴重影響輪胎吊油改電系統(tǒng)在堆場間的橫向移動效率。基于此，若將油改電模式應用于類似外高橋港口區(qū)域，即作業(yè)現(xiàn)場堆場規(guī)整且使用率高的港口區(qū)域，設計團隊可結(jié)合堆場實際作業(yè)習慣與作業(yè)需求引入高架滑觸線供電模式，以提升堆場作業(yè)效率，提高油改電模式的可行性。

3 油改電節(jié)能減排的關(guān)鍵

3.1 高架滑觸線油改電

油改電供電模式中的高架滑觸線模式應用最廣泛，因此，以高架滑觸線為例進行分析，能夠明晰油改電模式的關(guān)鍵。該種供電模式具有以下幾種施工要求：第一，要求港口具有一定空間，需要占據(jù)一定地基面積，用于安裝滑觸線支撐架；通常會在堆場內(nèi)劃出五平方米左右的區(qū)域，布置支撐架地基。第二，由于高架滑觸線的塔架較高，很可能會受到港口周邊臺風影響；因此，在開展輪胎吊作業(yè)時，應使滑觸線架空并始終保持其處于平直狀態(tài)；其中，平是指地面道路與滑觸線平行，直是指滑觸線能夠在八級橫風條件下保持小于1m的單側(cè)擺動。第三，設計人員應充分考慮氣候條件的影響，例如，冰雪天氣、雷電天氣，強化高架滑觸線的防電、防雷效能，保持供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第四，港口需要投資一定金額建設高架基礎設施，這也需要港口區(qū)域的堆場具有較高通過效率、較強的通過能力；同時，港口區(qū)域還需擁有較長作業(yè)線與規(guī)整的功能劃分區(qū)域。第五，該類供電模式對于作業(yè)區(qū)的連續(xù)性具有較高要求，例如，港口區(qū)域需要能夠?qū)崿F(xiàn)直線轉(zhuǎn)場，但不會對港區(qū)堆場原有的作業(yè)模式進行更改。

3.2 技術(shù)要點

油改電供電模式的技術(shù)要點具體包括以下幾方面：第一，在圍繞集裝箱輪胎吊開展改造工程施工活動時，應結(jié)合輪胎吊的自身結(jié)構(gòu)，從電纜鋪設、指示燈、高壓鈉燈、機上限位、水密開關(guān)、接線箱、電源切換箱、集成品安裝、取電平臺安裝、取電平臺制作等項目著手。第二，施工設計人員應結(jié)合港口實際地質(zhì)條件，設計塔架基礎結(jié)構(gòu)，例如，將拉梁設置在端塔處，引入樁基承臺模式，最終的塔架鋼結(jié)構(gòu)具體包括電線、掛鎖、避雷鎖、抗風索、承重鎖、斜桿、橫桿、橫擔、塔柱、主體塔架，上述各鋼結(jié)構(gòu)承擔著重要功能，有助于提升塔架的抗風性能。第三，設計人員應結(jié)合港口實際的供電容量，設計供電系統(tǒng)的供電閾值，保障將充足的電力資源提供給港口，以強化油改點供電模式的有效性；同時，設計人員應結(jié)合港區(qū)實際用電情況，在系統(tǒng)的實際運行中，不斷完善供電系統(tǒng)設計。例如，結(jié)合電力供應情況，將供電設施增設在堆場內(nèi)，以強化供電效果。第四，設計人員應嚴格依照防雷設計規(guī)范中對建筑物的具體要求，開展高架滑觸線供電系統(tǒng)防雷與接地的設計活動，不斷強化供電系統(tǒng)的防雷性能。第五，設計人員應結(jié)合高架滑觸線各部分結(jié)構(gòu)的實際位置，比如，圍繞輸電鐵塔位置防撞警示標志，結(jié)合輪胎吊的運行情況，在堆場內(nèi)完善保護裝置，持續(xù)增強集裝箱輪胎吊的作業(yè)安全性。

4 節(jié)能減排效果

柴油發(fā)電機是集裝箱輪胎吊的動力來源，主要工作模式為間歇式，相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，港口在啟動輪胎吊發(fā)動機后，柴油發(fā)電機組在實際運行進程中，裝卸作業(yè)時間占比不到50%，大多數(shù)時間輪胎吊并不處于作業(yè)狀態(tài)，即進入能源空耗狀態(tài)，每小時每臺集裝箱輪胎吊可空耗1.5升柴油，這使得集裝箱輪胎吊空耗大、污染重、運行成本高、能耗大的問題日益顯著。若輪胎吊能夠采用油改電供電模式，可大幅縮減營運成本；相比柴油驅(qū)動模式的集裝箱輪胎吊，采用油改電模式的集裝箱輪胎吊只有33%的能源消耗；在正常運行過程中，油改電模式集裝箱輪胎吊極少泄漏水油，也不易產(chǎn)生噪聲、廢氣，能夠符合港口能源節(jié)約需求，大幅降低環(huán)境污染程度。若將集裝箱輪胎吊轉(zhuǎn)為油改電供電模式開展作業(yè)，則可使用市電供應替代原有的柴油功能方式，使得貨物在裝卸過程中，設備不再排放有毒物質(zhì)，有助于滿足港口節(jié)能減排的環(huán)保目標。以上文所述的外高橋港口區(qū)域為例，若該港區(qū)能夠改造堆場設備；即相比傳統(tǒng)集裝箱輪胎吊，采用油改電模式的集裝箱輪胎吊在操作1TEU時，能夠減少0.8kg左右的標準煤綜合能耗，顯著降低作業(yè)噪聲，基本不會排放廢氣，大幅提升輪胎吊作業(yè)的節(jié)能減排效果。

5 結(jié)語

綜上所述，為切實改善傳統(tǒng)輪胎吊的能耗問題，國內(nèi)研究機構(gòu)及相關(guān)企業(yè)深入研究油改電運行模式，綜合分析電纜卷筒、低架滑觸線、高架滑觸線等供電方式；其中，高架滑觸線更適合國內(nèi)大部分現(xiàn)代化港口，其應用更廣泛。