RTG油改电技术的实施与实效分析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇RTG油改电技术的实施与实效分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：以温州港金洋集装箱码头为例，提出并详细阐述将码头主要生产设备---轮胎式集装箱门式起重机（简称rtg）作业的能源供应方式由柴油发电供电改为由市电供电的实施方案（即“油改电”），并进行RTG“油改电”技术的实效性分析，为今后其他港口同类设备的改造积累宝贵的经验。
当今世界燃油供应日趋紧张，油价不断攀高，国际贸易量越来越多，码头运营成本中生产设备燃油费用居高不下，为了贯彻落实温州港集团“十二五”规划精神，加大节能工作，切实发挥设备的最大效益，必须实行设备的技术改造，以节约能源、减少污染排放、降低运营成本，提高经济效益。
以温州港集团下属的金洋集装箱码头为例，金洋集装箱码头是一家主要经营集装箱运输业务的专业化集装箱码头，配有先进的装卸设备50余台，其中RTG6台。近年来，开辟了温州至上海、宁波的外贸内支线，通过上海和宁波将国际集装箱中转至世界各地主要港口，目前已成为温州港乃至浙南最大的集装箱集散中心。自码头开港以来， RTG是堆场的主力设备之一，它具有行走灵活、作业面积大等优点，但是，RTG由柴油发电机组驱动，经过热能、机械能多种能量转换才变成电能驱动作业，能量转换效率低，造成设备能耗大，燃油成本高。据统计，即使是作业繁忙时，RTG的有效利用时间也只接近30%，而其余近70%的时间基本处于等待吊箱的怠机消耗状态，空耗现象严重。此外，柴油发电还会排放废气并发出严重的噪音，且后期维护修理成本很高。因此，必须对RTG实行“油改电”技术改造进行分析。
RTG“油改电”技术的实施分析
RTG实行 “油改电”技术改造，改传统柴油发电驱动为工业电驱动，仅配小功率柴油发电机组提供RTG转场行走所需电能，改造后既具备轨道式设备环保、能耗低的优点，又可以保持轮胎式设备可灵活转场的优点。下面就RTG“油改电”技术的实施进行分项分析。
1、主供电方式的改造实施
使用电缆卷盘供电，供电系统由电缆卷盘、控制系统、导缆架、供电电缆、电缆插头、地面接线箱等各部件组成，当RTG沿堆场跑道行走时，由电缆卷盘的控制系统根据RTG行走时供电电缆上的张力，通过变频控制来调节电缆卷盘的收放速度，使之与RTG的行走速度相匹配，可最大程度保证供电电缆的安全,RTG装机功率为350kVA。
供电电缆经导缆架后，可被准确引导进入地面电缆沟，供电电缆也可直接铺于地面（用水泥条石保护），而无需开挖地面电缆沟。电缆端部通过快速插头与地面接线箱连接获得市电，地面接线箱内设置有安全开关，保证所有电缆插头的插拔操作均在无电的情况下安全完成。
上机供电方式采用电缆卷筒供电方式，RTG的供电从地面接线箱的快速插座引出，另一端通过电缆导向装置绕到卷盘上，电缆卷筒将低压电引至机上，然后通过滑环装置供电，通过电源柜与原驱动电源连接，驱动相应各驱动单元。
电缆卷筒驱动采用变频电机驱动变频控制，以适应RTG大车运行速度快的要求。电缆卷筒安装在电气房侧高度约6m的大梁位置。具体改造如下（改造后的RTG见下图）：
（1）电缆卷筒
机上电缆卷筒采用变频电机型式，使用三相交流电机驱动，放置在室外，尾部安装有编码器，同时还需要安装制动器和风机。制动器用于发电机供电时，将电缆卷筒电机抱紧，防止电缆松动。由于电缆卷筒电机长期处于力矩控制状态下，发热量较大，所以安装有轴流式风机对其进行冷却，保证电缆卷筒的正常控制。
电缆卷筒收放电缆速度在最底层时大于RTG最高速。电缆卷筒布置在柴油机一侧，在柴油机房顶上方扩展原有的一个平台，用于布置电缆卷筒的机构及电缆卷筒，同时布置电缆卷筒控制柜、切换柜、能量反馈柜，平台的布置保证安全方便。新建平台采用槽钢连接而成，搁置在平台下增加的牛腿上，牛腿与轮胎吊的门架焊接，结构保证安全可靠。
电缆卷筒可选用变频电机形式的电缆卷筒。变频电机形电缆卷筒主要由缓冲式导缆架、导向器、动力电缆卷盘、动力驱动装置、变频调速控制系统组成。
（2）电缆卷筒控制系统
根据现场情况，电缆放长需保证电缆在收放过程中拉力基本一致，电缆卷筒选用交流变频电机驱动。电缆卷筒安装有各种保护：电缆卷满限位，电缆放空限位、电缆方向限位及电缆过松过紧保护。同时电缆卷筒上安装有位置凸轮片，配合两个感应限位（每经过一圈可以记录一次，使用两个限位可以根据动作的先后顺序得到电缆转动的方向，实现圈数的加减）可以较为准确的测量电缆的圈数，给定不同的力矩。为了实现对收缆力矩的实时控制，在电缆卷筒控制屏内设有一套RTG 主PLC分站，电缆卷筒变频器和PLC分站都通过总线与主PLC通讯。处理后根据电缆卷筒凸轮片和感应限位测得的数据，给出一个在变化中的力矩值给到变频器。
电缆卷筒变频器具有两种工作模式：正常收放缆和手动收放缆。在设计时为了简单进行转场操作，在RTG下部离地面约1300mm的位置，安装有电缆卷筒控制箱，控制箱使用不锈钢材料，室外布置并配有门锁。控制箱内设有主控开关和收放按钮隔一个，当柴油机启动时，可以通过这两个按钮实现电缆卷筒电缆的慢速收放，收放速度可根据现场情况进行调整，一般定位额定转速的20～30%。
电缆卷筒电机带有变频器，通过变频器实现闭环控制。并带有制动器，不工作时可以保证电缆不致松脱。在电缆卷筒机上安装有专用放置卡座，当需要转场时将电缆卷筒收回放置在卡座上；卡座装有限位，只有当限位动作时，表示电缆已收好，可以进行大车行走及转场操作。
（3）电源切换系统
在电气房顶上原有平台中安装切换柜，内装有额定工作电压为380V的断路器两个，额定容量为630A，通过调节到500A左右的保护值，配有电子脱扣器，紧停按钮和状态指示灯，切换柜内安装有电压继电器用于检测柴油机电压是否达到稳定的状态，电压继电器与柴油机供电断路器联锁。
为了实现市电电源和柴油机电源的切换，安装有两个410A带机械互锁的接触器，当市电电源供电的时候，相应的市电回路接触器自动吸合；当柴油机供电的时候，相应的柴油机回路接触器自动吸合，保证两个接触器不会同时合上，防止短路产生危险。
市电供电接触器辅点串入机上PLC，在程序中实现连锁，保证在电力电缆卷筒带电的状态下，柴油机组不能做行走动作。在司机室增加按钮来分断电缆卷筒断路器，实现电力拖动状态下隔离变压器输出的电源功能。
电气房内装有相序继电器，用于检测相序，过电压和欠电压。在相序错误时,在电源切换屏上显著位置安装指示灯，来显示“相序错误”，保证在相许错误时不能通电。断路器配有电子脱扣功能，通过旋钮调整，能实现过载2.0倍及过流短路4.0倍的跳闸保护功能。屏内装有三相电压表和机械式三相电度表，用于测量当前三相电压和记录电力拖动时所用电能，同时安装五位整数机械进位计时器、计数器，可以记录电力拖动状态下场桥运行时间，以及市电状态下场桥工作的集装箱数。
（4）电源能量回馈系统
当RTG的主起升处于下降状态时，电机处于发电状态，所带的重物势能转换为电能，反应在RTG的直流母线上，导致母线电压升高，在一般情况下，通过电气系统安装的制动单元和制动电阻，将多余的电能转换为热能消耗。
（5）技术要求
电缆卷筒的电缆选用标称截面积为125m2-185m2的电缆线。电源由400V变电所提供，每个箱区至机上供电系统采用接线箱进行供电， 在100%负荷时的载流量为800安培，可以供1台RTG工作，并有电源控制柜进行电气保护，如过流、过压、短路、漏电等。
2、RTG转场能量的执行
市电的RTG进行转场操作时，首先关闭地面接线箱内的安全开关，切断与市电连接，拔下与市电连接的快速插头（插头的插拔操作均处于无电的情况）。RTG转换至柴油发电模式，地面操作站将卷盘电缆人工回收到位，即可同普通RTG一样进行正常的转场操作。至新场地后再将快速插头插上本场地接线箱获得市电，RTG重新转换至市电模式运行。
RTG“油改电”技术改造的实效分析
采用电缆卷筒的供电系统，这种供电系统经济、节能、安全，能够充分满足RTG在各种恶劣天气条件下露天作业的要求。改造后的RTG在投入使用后，马上就显示出节能、环保方面的优势。设备故障率大幅度减少;设备保养和维修成本显著降低；有效降低能源消耗。
1、节省设备运行成本
根据初步的统计数据，目前每TEU的能耗情况为:常规码头RTG（堆5过6，起重量40吨）需消耗2～2.2L柴油，使用市电的RTG需消耗2~3度电能。在现有市场油价、电价情况下其单位标箱能耗成本下降约70％，使用市电的RTG具有极强的成本优势。按目前油价水平测算，改造前，每台RTG用油平均单耗为6～8元/标准箱，随着油价不断攀升，2011年1-2月用油平均单耗达到8～10元/标准箱，而RTG“油改电”后，每台平均单耗为1.6元/标准箱，还对港区环境保护有较大改善，有效消除因柴油燃烧而产生的二氧化碳的排放，而且还降低了噪音的污染。
2、可转场，有较强机动性
使用市电的RTG可以像常规RTG一样进行转场操作（配约100kw小功率柴油机组用作转场），通过拔插快速接头可换场获得电能，较常规的轨道吊（RMG）机动性强，便于堆场管理和增加堆场操作工艺流程的柔性。
3、实现绿色RTG，无柴油机尾气污染和噪音
使用市电的RTG在作业过程中柴油发电机组处于关闭状态，没有柴油机组尾气排放和发出的噪音，也没有柴油机对RTG整机结构造成的振动，RTG司机的操作环境得到极大改善。同时，市电电网较柴油发电机组更稳定，使得RTG操作性得到提高。
4、可靠性高维护工作量小
使用市电的RTG在技术上可以使用较小功率的柴油发电机组代替常规RTG上使用的大功率柴油发电机组，而且由于柴油发电机组的使用频率大幅降低，仅在转场时使用，使得柴油机的大修间隔大大延长，RTG可靠性更高且可节省大量维护成本。
5、增加反馈系统可进一步节能
市电RTG若增加电能反馈系统，吊重下降位能可通过逆变单元反馈电网，达总耗电量的20％以上，进一步节省能耗 。
结论
通过以上各项分析，RTG机的电缆卷筒供电方式“油改电”方案符合温州港集团发展实际，在节约能源、减少排放、改善环境、提高效率、降低成本等方面取得了显著成效，和其它方法相比具有巨大的优越性。其推广应用，对建设资源节约型、环境友好型港口企业，实践科学发展观，促进社会的和谐发展具有重要意义。
（作者单位：温州港集团有限公司）