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公司新聞

青島港前灣港區(qū)集裝箱堆場作業(yè)系統(tǒng)節(jié)能減排改造工程裝卸工藝設(shè)計

1 工程概況[1]

通過對青島港前灣港區(qū)部分非電動化作業(yè)的集裝箱堆場和主要裝卸機械——輪胎式集裝箱龍門吊(簡稱RTG),進行直接使用城市電網(wǎng)電力的電動化改造,**提升青島港集裝箱生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)的電動化水平,實現(xiàn)集裝箱裝卸作業(yè)更加節(jié)能、減排、環(huán)保,更加節(jié)支、降耗、增效的目的。

該項目對青島港前灣港區(qū)二期集裝箱碼頭堆、場20個箱區(qū),17臺柴油RTG進行電動化改造,見圖

1。對青島港前灣港區(qū)三期集裝箱碼頭堆場25個箱區(qū),20臺柴油RTG進行電動化改造。共改造45個箱區(qū),37臺RTG。改造箱區(qū)的總長度約10 460 m,面積約為30×104m2。

2 改造方案

青島港前灣港區(qū)二期、三期集裝箱碼頭在前期已進行過“油改電”改造工程,本工程是前期工程的延續(xù),考慮到前期改造方案實施后生產(chǎn)運營效果良好,且操作人員在生產(chǎn)組織、操作使用和維護保養(yǎng)等方面均已積累一定的經(jīng)驗,本次改造工程延續(xù)前期“油改電”改造方案,采用低架剛性安全滑觸線可自動接駁方案。

滑觸線方式是沿電動RTG(簡稱E-RTG)行駛跑道外側(cè)架設(shè)滑觸線供電線路和集電小車軌道,并在軌道上安裝沿滑觸線運行的集電小車的一種“油改電”技術(shù)方案。當(dāng)E-RTG作業(yè)時,所需動力由專門設(shè)計的機械裝置將市電從滑觸線輸送到E-RTG,集電小車沿其軌道跟隨E-RTG移動,實現(xiàn)移動供電。當(dāng)需轉(zhuǎn)場到其他箱區(qū)作業(yè)時,則切斷市電與E-RTG的聯(lián)系,改由機載柴油發(fā)電機組或配置動力車配合完成。轉(zhuǎn)場后,工作動力再切換為市電供電。

2.1 RTG供電改造方案

低架剛性安全滑觸線系統(tǒng)主要由滑觸線、集電小車、集電小車軌道以及滑觸線懸吊立柱組成,具體改造方案如下:

1)滑觸線布置方式:滑觸線共5根相線,其中3根相線、1根地線和1根零線。采用2排5線制供電,3根相線在上,地線和零線在下;上排相線距離地面高度約為2.3 m,下排地線和零線距離地面約為1.8 m。滑觸線布置見圖2。

2)集電小車軌道布置:集電小車垂直布置,以減小T型供電系統(tǒng)總寬度,并相應(yīng)增加RTG軌道中線至T型架*外端的距離,減小了對RTG的跑偏要求,便于司機操作。

3)滑觸線懸吊立柱:采用2段不等截面冷拔鋼管,其中上部鋼管直徑80 mm,下部鋼管直徑140 mm,立柱總高度為2.6 m。

立柱間距為4.5 m,每隔1.5 m將小車軌道與“工”字型角鋼框架用螺栓連接起來,以增加軌道的剛度和抗撞能力,避免小車軌道容易產(chǎn)生位移。滑觸線懸吊立柱結(jié)構(gòu)見圖3。

4)集電小車:集電小車及配電箱進行一體化設(shè)計,小車前后加防撞鋼梁,以保護配電箱和電纜,見圖4。

5)其他:由于集電小車主體在滑觸線一側(cè)運行,在T型架頂部安裝防雨防曬尼龍護板,側(cè)面安裝金屬護板,起到定位反射板和安全護板雙重作用。

2.2 RTG機上改造方案[2]

本次改造的37臺RTG動力均為柴油內(nèi)燃機驅(qū)動交流發(fā)電機組供電,電壓等級為460 VAC,電機驅(qū)動電壓為380~420 VAC。通過對RTG的改造,可實現(xiàn)將高壓市電轉(zhuǎn)化為低壓440 V交流電,并通過低架安全滑觸線和集電小車輸送給RTG。機上改造方案包括以下4個方面:

1)供電電源:改造完成后,RTG上具備2套供電電源,即柴油-發(fā)電機組供電和市電供電。兩套電源通過安裝在RTG機房內(nèi)的電源切換裝置自動切換。在電源切換裝置中加裝一套接觸器電器和機械互鎖保護裝置,以保證供電電源的**性。另外,加裝通電延時時間繼電器(1S),以保證在供電電源電壓穩(wěn)定后接觸器才吸合。

2)在RTG大車電氣房側(cè)與發(fā)動機側(cè)分別安裝市電供電電源插座和電源切換裝置,以保證RTG轉(zhuǎn)場靈活。因發(fā)動機側(cè)的市電供電線路和柴油-發(fā)電機組供電線路需共用大梁內(nèi)的動力供電線路,所以電氣房側(cè)的電源切換裝置與發(fā)動機側(cè)的電源切換裝置為兩極安裝。在市電電源突發(fā)停電故障時,可不用插拔供電插頭,直接使發(fā)動機啟動,實現(xiàn)發(fā)電機組供電,保證RTG作業(yè)效率及安全運行。

3)RTG大車行走自動糾偏及安全停止保護系統(tǒng):在RTG的兩側(cè)分別加裝一組信號糾偏處理器和停止處理器,當(dāng)大車行走出現(xiàn)跑偏時,糾偏處理器會發(fā)出信號,PLC系統(tǒng)根據(jù)收到信號自動調(diào)節(jié)大車行走機構(gòu)兩電機間速度差,實現(xiàn)自動糾偏。

4)集電小車的自動接駁:采用集電小車自動接駁系統(tǒng)以提高電動RTG的轉(zhuǎn)場效率。自動接駁系統(tǒng)的基本原理:取電時,連接在RTG上的接駁裝置將集電小車水平推出,使小車壓靠在取電支架的導(dǎo)板上,RTG前進帶動集電小車前進,小車在一塊設(shè)在取電支架上的斜導(dǎo)向板的作用下依靠前進力產(chǎn)生一個向上的分力,抬升到預(yù)定高度,實現(xiàn)小車入軌,集電器碳刷再通過一個喇叭形的引導(dǎo)口導(dǎo)入滑觸線內(nèi),實現(xiàn)自動取電;反之實現(xiàn)自動斷電。RTG兩側(cè)各安裝1臺集電小車及附屬供電纜、接駁裝置及測距定位系統(tǒng)。

3 地面供電系統(tǒng)改造方案

經(jīng)測算,前灣二、三期工程現(xiàn)有的中心配電所容量有余量,能夠滿足E-RTG增加的用電負荷,無需擴容。

本次改造中二期工程共有20個箱區(qū)設(shè)E-RTG滑觸線,設(shè)置3臺容量為1 000 kVA的箱變。其中2臺箱變分別為9條滑觸線供電,1臺箱變?yōu)?條滑觸線(含已改造完成的4條)供電,每條滑觸線按2臺同時作業(yè)設(shè)置。改造完成后,將從附近的11#中心變電所將6 kV市電由箱變轉(zhuǎn)化成為低壓440 V

交流電,然后通過低架剛性安全滑觸線和集電小車輸送給RTG。

三期工程共有25個箱區(qū)設(shè)E-RTG滑觸線,設(shè)置5臺箱變,其中3臺箱變?nèi)萘繛? 600 kVA、2臺箱變?nèi)萘繛?00 kVA。1 600 kVA 箱變中的2臺分別為6條滑觸線供電,1臺為7條滑觸線供電;2臺800 kVA箱變分別為3條滑觸線供電,每條滑觸線可按3臺E-RTG同時作業(yè)設(shè)置。改造完成后,將從附近的17#,18#中心變電所將6 kV市電由箱變轉(zhuǎn)化成為低壓440 V交流電,然后通過低架剛性安全滑觸線和集電小車輸送給RTG。

4 工程改造節(jié)能效果

RTG采用柴油發(fā)電機組提供動力,其工作模式為間歇式(據(jù)青島港統(tǒng)計,RTG發(fā)動機啟動后,真正用于裝卸作業(yè)的時間只有41.5%,其它58.5%的時間為空耗,1臺RTG每小時空耗的柴油達15~15.5 L),存在能耗高、運行成本高、污染重、空耗大等缺點。按青島地區(qū)當(dāng)前柴油、電力價格計算, RTG柴油發(fā)電機組的發(fā)電成本比直接使用市電供電要高3倍以上;另外,柴油發(fā)電機組工作時產(chǎn)生的廢氣、噪聲以及油、水等泄漏,使港口環(huán)境受到了較大的污染。以青島港為例,2010年青島港的集裝箱吞吐量為1 021萬TEU,如果全部是柴油RTG操作,將至少消耗柴油1 400萬L,燃燒后將至少排放CO23.8萬t,SO2105 t。

從2006年7月起,青島港對前灣集裝箱堆場RTG進行了分期改造。目前,該技術(shù)已在青島港獲得規(guī)模化應(yīng)用。青島港已投資6 387萬元完成了85個箱區(qū)、69臺RTG的電動化改造;截至2010上半年,該技術(shù)改造已為青島港累計節(jié)約能源費支出7 096萬元,減少CO2排放4.5萬t以上,SO2排放124 t以上,節(jié)約標準煤近1萬t,取得了良好的投資效益和社會效益。

本次改造45個箱區(qū)和37臺輪胎吊,將使前灣港區(qū)二期、三期碼頭的前沿集裝箱堆場全部改造為可電動化作業(yè)場區(qū);集裝箱柴油RTG全部改造為E-RTG。本項目實施后,青島港前灣港區(qū)每年將再減少柴油消耗421萬L左右,扣除新增的耗電量691萬kWh,每年節(jié)約標煤約2 863 t左右,具有非常好的節(jié)能效果。

本工程實施后,前灣港區(qū)二期、三期碼頭的前沿集裝箱堆場全部改造為可電動化作業(yè)場區(qū);集裝箱柴油RTG全部改造為E-RTG。改造完成后,前灣港二、三期碼頭的集裝箱堆場作業(yè),僅能源費支出每年將節(jié)約3 500萬元以上,加上其他省去的費用,如大功率柴油機組維修費、保養(yǎng)費等,每年還可節(jié)約1 200萬元以上, 總計每年可節(jié)約4 700萬元以上,投資效益十分顯著。









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