1 前言
近年來，隨著國際原油價格不斷攀升，集裝箱碼頭運營成本也大幅提高。在這種情形之下，國內(nèi)許多港口在堆場設(shè)備節(jié)能減排方面做了很多卓有成效的工作。軌道龍門吊 （ＲＭＧ）、高架 （包括交流和直流 ）或低架滑觸線電動輪胎式龍門吊 （Ｅ－ＲＴＧ）、電纜卷盤以及超級電容等為動力驅(qū)動的輪胎式龍門吊大量的在港口應(yīng)用。寧波港北侖第2集裝箱碼頭分公司根據(jù)周邊碼頭 “油改電 ”的成功經(jīng)驗結(jié)合堆場的布局，對堆場中間盲道寬度較小的碼頭低架滑觸線電動輪胎式龍門吊 （Ｅ－ＲＴＧ）的大面積推廣應(yīng)用做了探索并取得了成功。
2 輪胎式龍門吊 （ ＲＴＧ）“ 油改電 ”方案的比選
目前，輪胎式龍門吊 “油改電 ”有三種供電方式，即電纜卷盤供電方式、低架滑觸線供電方式、高架滑觸線供電方式。電纜卷盤供電方式 （圖 1）采用地面電纜供電，供電性能穩(wěn)定，但對龍門吊設(shè)備上的改動較多，一般只改龍門吊的一側(cè)，目前在港口大面積使用不多；高架滑觸線供電方式 （圖 2）
由于對龍門吊過轉(zhuǎn)道沒有影響，使用較方便，但對堆場的空間布置，防風、防雷要求比較高，而且造價也相對較高的。
低架滑觸線供電方式 （圖 3）是沿龍門吊行駛跑道外側(cè)架設(shè)滑觸線和集電小車軌道，軌道上安裝集電小車，電源從地面供電點經(jīng)滑觸線，*后通過集電小車輸送到龍門吊，集電小車跟隨龍門吊移動，實現(xiàn)移動供電。該方式對場地要求不高，可海陸側(cè)上電，成本相對較低，技術(shù)成熟，但由于龍門吊過轉(zhuǎn)道時需插拔供電插頭，在使用會不方便。
圖 4是我公司堆場布置圖。從圖中可以看到堆場不是很規(guī)則，長距離的高架滑觸線的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)，而且 57塊龍門吊箱區(qū)中，大部分龍門吊堆場中間盲道寬度只有 3．6ｍ，不能滿足高架滑觸線中間塔基礎(chǔ)尺寸的要求。比較上述 3種供電方式，考慮到公司龍門吊堆場的實際布局，*終，輪胎式龍門吊 “油改電 ”改造采用了低架滑觸線供電方式。
3 輪胎式龍門吊低架滑觸線供電方式的技術(shù)研究與實踐應(yīng)用
3．1 輪胎式龍門吊低架滑觸線供電方式的技術(shù)研究
在 “油改電 ”項目實施過程中，參考了其他公司的經(jīng)驗，在技術(shù)上進行了進一步的研究和完善。通常，在集電小車重量的長時間作用下，集電小車軌道會出現(xiàn)不均勻的較大下沉，影響小車的行走。為了提高小車軌道的剛性，在滑觸線鋼結(jié)構(gòu)上做了改進，把滑觸線鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計成桁架形式，集電小車軌道每跨長度一般為 6ｍ（圖 5）。在現(xiàn)場安裝時要注意集電小車軌道的平直度，同時在結(jié)構(gòu)上須考慮地基沉降帶來的影響。龍門吊堆場的沉降，將導(dǎo)致滑線鋼結(jié)構(gòu)不平，以致集電小車不能正常運行。為解決該問題，在鋼結(jié)構(gòu)底板螺栓結(jié)構(gòu)和灌漿工藝上進行了調(diào)整。
為了解決堆場中間盲道寬度 （即龍門吊跑道間距 ）較小 （只有 3．6ｍ）引起的龍門吊與滑觸線發(fā)生 擦 碰 （龍 門 吊 與 滑 線 的 * 小 距 離 只 有400ｍｍ）的問題，利用激光測距技術(shù)專門設(shè)計了一套龍門吊防撞系統(tǒng) （圖 6），在龍門吊鞍梁的 4個角上，安裝激光測距限位，并把限位聯(lián)鎖到 ＰＬＣ控制。該系統(tǒng)在龍門吊靠近滑線 200ｍｍ或遠離滑線 200ｍｍ時，自動停止大車行走，防止龍門吊撞到滑線或拉斷電纜。同時對龍門吊大車速度加以限制?避免龍門吊跑偏后因速度過快導(dǎo)致碰擦。該方案有效地解決了箱區(qū)橫向的龍門吊碰擦問題。
另外為防止龍門吊在連接滑觸線供電電纜的情況下沖出堆場 （縱向拉斷 ），在龍門吊海、陸兩側(cè)安裝檢測裝置，用于檢測龍門吊的當前位置，使龍門吊在堆場端部附近大車行走時自動降低速度。同時，利用龍門吊 ＧＰＳ定位系統(tǒng)，對大車在端部的行走進行了兩次保護，在用電情況下，當龍門吊行走到端部時自動停止。
在供配電方面，對集電小車電控箱內(nèi)線路進行了改造。設(shè)計了接觸器配合斷路器的控制方式（圖 7），該方案既利用斷路器具有的過載、過流、接地等強保護功能，同時用接觸器進行電源的通斷，有效地解決了接觸器安全保護不足與斷路器通斷次數(shù)少的矛盾，使系統(tǒng)供電穩(wěn)定可靠。考慮到龍門吊 “油改電 ”后，對于龍門吊用電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計需求，借助原有的無線局域網(wǎng)在龍門吊上設(shè)計安裝了一套遠程電度抄表系統(tǒng)，可以用辦公室里的電腦遠程讀取安裝在龍門吊上的電能計量度數(shù)，便于用能分析管理。
3．2 輪胎式龍門吊低架滑觸線供電方式的實踐應(yīng)用
為了更快地將改造好的龍門吊投入使用，在較短時間內(nèi)解決因操作司機和插拔人員不適應(yīng)過轉(zhuǎn)道時帶來的額外操作而影響龍門吊效率的問題，試用期考慮了先在前方裝卸船的箱區(qū)投用－－－因在這些箱區(qū)進提箱的概率較小，減少了轉(zhuǎn)場的次數(shù)；同時在后來的大面積應(yīng)用的早期，采用了相對固定箱區(qū)的 Ｅ－ＲＴＧ加上數(shù)量較少的ＲＴＧ相結(jié)合的設(shè)備配置方法來滿足裝卸船和進提箱效率兩個指標，消除了操作部門怕影響效率和過多的過轉(zhuǎn)道帶來不便的后顧之憂。
另外，為了使操作司機盡可能的多用 Ｅ－ＲＴＧ，除了經(jīng)濟管理手段外，公司利用并完善了原有的 “生產(chǎn)系統(tǒng)與設(shè)備可視化管理系統(tǒng) ”的資源，從龍門吊的 ＰＬＣ里讀取定位信息和用電用油的狀態(tài)信息，通過 2．4Ｇ無線局域網(wǎng)傳到辦公大樓里的設(shè)備可視化系統(tǒng)中的后臺軟件，把這些信息進行存儲，并顯示在電子地圖上。這樣管理人員在辦公室電腦里就可了解現(xiàn)場龍門吊的運行情況（圖 8），不同的顏色代表不同的龍門吊狀態(tài)－－－用油的，用電的，未作業(yè)的，便于相關(guān)人員對 Ｅ－ＲＴＧ使用的管理。
4 ＲＴＧ“油改電 ”的應(yīng)用效果及存在問題
經(jīng)過幾個月大面積的推廣使用，應(yīng)該說低架滑觸線供電方式的 Ｅ－ＲＴＧ項目技術(shù)上完全可行，節(jié)能降耗效果明顯。據(jù)保守估計 “電 ”ＲＴＧ較“油 ”ＲＴＧ節(jié)能達 50％以上，考慮龍門吊發(fā)動機維修成本節(jié)約等因素，“電 ”ＲＴＧ較 “油 ”ＲＴＧ節(jié)約成本至少 75％。
可見，在現(xiàn)階段進行龍門吊大面積 “油改電 ”改造，不但明顯降低了裝卸生產(chǎn)能耗，給企業(yè)帶來極為可觀的經(jīng)濟效益，而且對于打造綠色港口，改善司機操作環(huán)境都有非常重要的現(xiàn)實意義。龍門吊 “油改電 ”后，在使用過程中也暴露出一些問題，還需進一步探討解決。龍門吊的過轉(zhuǎn)道次數(shù)問題對生產(chǎn)工藝的優(yōu)化 （特別是堆場的組織 ）提出了新的課題；另外，大量的龍門吊使用市電后，產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)的污染等技術(shù)問題也不容忽視。
