集装箱场桥“油改电”技术——青岛港(集团)有限公司
文章来源:发表时间:2015-12-01阅读次数:3208[ 打印 ] [ 关闭 ]

港口集装箱堆场专用装卸机械主要有轨道式集装箱龙门起重机(轨道吊)和轮胎式集装箱龙门起重机(轮胎吊)两种。轨道吊由电力驱动,能耗低、无污染、运行成本低,但不能转场作业,设备利用率低,且初始投资大。轮胎吊由柴油发电机组驱动,能耗高、污染大、运行成本高,但可以灵活转场作业,初始投资少。目前国内外90%以上的码头都是采用轮胎吊。

如何实现轮胎吊的电动化,使其既具备轨道吊清洁、节能的优点,又保持可灵活转场的优点是业内的一大课题。

实现轮胎吊电动化的关键是研发适用轮胎吊跑偏及晃动的随动供电装置。国内曾研制电缆卷筒供电方式,但该供电方式存在二次降压、投资大、改动多、转场不便的问题。

青岛港(集团)有限公司的“振超团队”历经400多个日日夜夜的艰苦攻关,终于破解了上述难题,现对项目作如下介绍:





一、基本原理和主要做法

遵循改动少、投资小的原则,研发使用电网电力、适应轮胎吊工作特性并能够实现便捷转场的供电系统。使电动化改造后的轮胎吊既具有轨道吊节能、清洁的优点,又保持其原有的灵活转场作业的优点。

1. 构建轨道式集电车滑触供电系统

刚性滑触线供电方式对集电器与滑触线之间的相对位置要求严格,集电器在沿滑触线滑动过程中,其固定支架与滑触线之间的横向偏移不得超过±15mm,纵向偏移不得超过±20mm。受此限制,目前只应用在有固定运行轨道的生产线、天车和少量轨道式机械上。由于轮胎吊没有轨道约束,行走横向偏差大(最大可达±500mm),作业时晃动、上下振动幅度大,此前尚无使用刚性滑触线供电的先例。轮胎吊跑偏问题可通过采用GPS定位或沿轮胎吊行走路径埋设地面信号线等方法解决,但这不能解决轮胎吊的晃动及上下振动问题。经反复研究论证,借鉴轨道式机械行走平稳的特性,以集电车轨道等效替代起重机轨道,提出了以下解决方案:在集装箱堆场的箱区边缘架设滑触线支撑架,在支撑架上架设滑触线及安装集电车轨道,集电车可沿轨道跟随轮胎吊移动,满足了刚性滑触线使用的精度要求,突破了刚性滑触线不能应用于轮胎式起重机械的应用限制,实现了对轮胎吊的移动供电。

2. 集电车开发设计

集电车的安全运行对整个移动供电系统极为重要。为保证集电车的安全可靠运行,采取了以下技术措施:

① 集电车行走采用8轮设计。正常运行时,4轮工作、4轮备用。当工作轮出现故障或磨损达到需更换程度时(5mm),备用轮会自动投入运转,保证了集电车可靠运行。

② 集电车两侧设有8只导向轮,同样是4只工作,4只备用。

③ 行走轮、导向轮均采用防水免维护设计,车轮侧面涂有彩色条纹,以便于观察车轮运转情况。

④ 集电车采用防翻转坠落设计,可在任何情况下防止集电车的侧翻、坠落。

3. 适用轮胎吊跑偏、晃动的解决方案

为适用轮胎吊跑偏、晃动的特性,轮胎吊与集电车之间采用柔性牵引,消除了两者之间相对位置变化对集电车的影响。

为保证轮胎吊对集电车的平顺、可靠牵引,牵引绳由橡胶绳和钢丝绳组合而成。橡胶绳略短于钢丝绳,利用橡胶绳的拉伸弹性,实现集电车的平顺启动。正常情况下橡胶绳牵引集电车运行,当橡胶绳发生断裂时,钢丝绳提供后备保护牵引。

为减小牵引绳的偏角,牵引杆为自适用伸缩式,在轮胎吊行走偏移较大时,牵引杆自动伸缩以补偿偏移角度。轮胎吊转场时,牵引杆可缩回至牵引套内,其底部与牵引套底部的永久磁铁吸合,便于轮胎吊的转场

4. 轮胎吊电动化后转场问题的解决方案

为解决轮胎吊电动化后的转场问题,采取了以下解决方案:

① 集电车与轮胎吊之间采用插接方式;

② 轮胎吊对集电车采用挂钩式牵引。

轮胎吊转场时,只需拔下插头、摘下挂钩,启动柴油发电机组或由转场发电车提供动力,即可实施转场。

5. 设备及操作人身安全

为确保拔插电时操作人员的安全,我们放弃了原来的空气开关转场段设计,改为在集电车上安装电源接触器箱,及在轮胎吊上增设电源控制箱(电压为24V)的方案。操作人员在进行插拔电作业时,先按电源控制箱上的断电按钮,切断电源,保证操作人员在无电状态下操作。一旦操作者误操作,直接拔电源插头,该插头独特设计的控制回路会自动断电,保证操作人员不会发生触电事故为防止轮胎吊跑偏碰撞滑触线,我们在轮胎吊靠近滑触线一侧的两端安装了两套超声波测距装置,一套负责自动纠编,一套负责自动停机。超声波测距装置不间断测量RTG与集电车轨道之间的距离,并将距离信号输入到PLC,控制两侧大车电机转速或停止运行,实现了RTG大车行走的自动纠编或自动停机,其精度可根据需要设定,目前设定自动纠编的精度为100毫米,自动停机的精度为300毫米。

为防止司机误操作冲出箱区,我们在箱区末端采用了约3米的无电段设计,可强制断电,确保RTG不会冲出箱区。





二、主要成就和适用范围

本项目始于2004年3月,2006年7月研制成功。2006年8月申报国家发明专利。

主要创新点:

1. 研发了由刚性滑触线和轨道式集电车构成的随动供电装置,实现了对轮胎吊的移动供电,突破了刚性滑触线不能应用于非轨道式起重机械的限制(横向偏移不超过±15mm,纵向偏移不超过±20mm);

2. 首次提出并应用了柔性牵引方法,使刚性滑触线适用了轮胎吊跑偏(±500mm)及作业中轮胎吊摇摆、晃动的特性;

3. 运用电气插接和钩式牵引方法,保持了轮胎吊在使用电网电力后转场的便捷性。经青岛港生产管理系统统计和青岛港环保中心测试:柴油轮胎吊平均单箱油耗1.2升,噪声为94.3分贝。电动轮胎吊平均单箱电耗2.5kWh,噪声为69.8分贝。能耗下降30%以上,成本下降60~70%。

本项目自2006年7月投入使用以来,电动轮胎吊的平均单箱能耗为2.5kWh/箱,噪声为70分贝左右。与柴油轮胎吊的单箱油耗1.2升/箱相比,单箱能耗下降30%以上,成本下降60~70%,噪声和废气排放大幅下降,轮胎吊故障率降低47%。司机的工作环境得到明显改善。司机操作更加便捷,劳动强度明显下降。


截止2007年5月底,青岛港电动轮胎吊共完成操作箱量219.3万箱,节能1063.4吨标煤,节支961.98万元。全国年操作箱量约8800万箱,节能潜力巨大。

存在问题:主要是解决改造过程中施工与生产之间的调度协调。既要保证生产,又要保证施工安全及进度。