1 概述

全球燃油價格飛漲，各國對環(huán)保、節(jié)能要求的不斷提高，使得 “油改電 ”ｅＲＴＧ技術(shù)得到迅猛發(fā)展和提高。 “油改電 ”ｅＲＴＧ是指用電力驅(qū)動來代替原來用柴油驅(qū)動的輪胎吊，它既利用了電力“清潔能源 ”環(huán)保低耗的優(yōu)點，又具有輪胎吊靈活轉(zhuǎn)場的優(yōu)點。 “油改電 ”ｅＲＴＧ以其無比的優(yōu)越性成為國家交通部近期在港，推廣 “節(jié)能減排 ”技術(shù)的帶頭兵。

“油改電 ”ｅＲＴＧ是新近發(fā)展的技術(shù)，其發(fā)展和完善本身具有一個循序漸進的過程，人們對新技術(shù)的認識和要求也在不斷提高和完善。本文對不同形式的 “油改電 ”技術(shù)特點作一個分析和比較，以期對各個碼頭選擇合適自己的方案提供一些幫助。

2 ＲＴＧ和 ｅＲＴＧ的發(fā)展過程

目前世界港口90％以上的集裝箱堆場龍門吊是人們熟悉的 ＲＴＧ，它以柴油發(fā)電機作為動力，柴油發(fā)電機是安裝在輪胎吊上自成一體的，所以它具有 “靈活轉(zhuǎn)場 ”的優(yōu)點。與輪胎吊同期存在的還有一種是軌道吊，它是在軌道上行走的，采用電網(wǎng)供電的形式，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。但是由于集裝箱堆場龍門吊須 “靈活轉(zhuǎn)場 ”，人們更加愿意選擇輪胎吊。

輪胎吊利用柴油發(fā)電機作為動力，“喝油 ”厲害，有其先天的 “效率低下 ”問題。輪胎吊柴油發(fā)電機的容量必須覆蓋吊機的*大功率，而吊機的*大功率僅僅當提升重載集裝箱加速運行的一瞬間，使用時間往往只持續(xù)幾秒，還不到吊機工作時間的 1％，而其它用不到*大功率時候的柴油發(fā)電機也必須滿速運轉(zhuǎn)，效率非常低下。人們也發(fā)展了不少技術(shù)來提高柴油發(fā)電機的效率，如：柴油機調(diào)速、大小柴油發(fā)電機、柴油雙速發(fā)電機、混合動力減小柴油機容量等等。它們的目的是提高柴油發(fā)電機的效率或使用率 （通常也就 10％ －30％效率的提升 ），但與使用市電的大型發(fā)電機組相比效率仍然很低，成本也高。比較而言，*徹底的方法是采用電網(wǎng)供電來代替柴油發(fā)電機，即 “油改電 ”技術(shù)。電網(wǎng)供電可以根據(jù)需要開關(guān)電源和調(diào)節(jié)電量供給，目前 “油改電 ”節(jié)約營運成本可達到 60％ －80％。

*初的 “油改電 ”技術(shù)更多從單純吊裝節(jié)能效果來考慮，當初也將 “ＲＴＧ油改電描述為需要在 ＲＴＧ上增加一個供電系統(tǒng)。當 ＲＴＧ在堆場上進行正常堆垛作用時，關(guān)閉柴油發(fā)電機組，將供電選擇開關(guān)切換到岸電供電；當 ＲＴＧ需要轉(zhuǎn)場時，分離岸電，供電切換到柴油發(fā)電機組 ”。而電源的分離和切合、柴油發(fā)電機的啟動和停止往往為輪胎吊帶來很大的不方便性。

而實際中，特別是對于現(xiàn)代規(guī)模化集裝箱碼頭，不僅僅是利用 “油改電 ”的節(jié)能減排特點，同時還需要充分利用保留輪胎吊 “靈活機動 ”的特點。因此，在油改電方案之初就應(yīng)該更加注重輪胎吊的轉(zhuǎn)場問題、駕駛問題，*理想的是盡可能“帶電轉(zhuǎn)場 ”，減少電源插拔和柴油機啟停，同時又不會對駕駛帶來大的影響。

3 “油改電 ”岸電上機方式和特點比較目前已有的 “油改電 ”方法是采用電纜卷筒、低空滑觸線、高架跨箱區(qū)滑觸線三種方案。

3．1 電纜卷筒供電方式 （單箱區(qū)移動 ）

該技術(shù)是*早得到應(yīng)用的 “油改電 ”技術(shù)，在國外個別有環(huán)保要求的小型集裝箱場地，如挪威奧斯陸港，自 2003年初開始使用。國內(nèi) 2003年末也在東北一邊貿(mào)集裝箱堆場使用。隨后在深圳招商港和上海滬東集裝箱碼頭分別使用。*近由于 “油改電 ”技術(shù)的推廣應(yīng)用，部分碼頭開始大規(guī)模地推廣，如天津，深圳等地的部分碼頭年內(nèi)會有40－50臺投入使用。

該技術(shù)就是通過將電纜卷筒安裝在輪胎吊上，利用供電電纜將市電采集到輪胎吊上 （見圖1），其典型特點是：

● 在原 ＲＴＧ基礎(chǔ)上?再增加一套市電供電裝置?主 要 有 機 載 變 壓 器 （如?1000Ｖ／460Ｖ?460ｋＶＡ）；電纜卷筒驅(qū)動控制柜 （電纜卷筒控制電

源?ＰＬＣ?變頻器 ）；電纜卷筒 （如?卷筒外徑 4ｍ?內(nèi)徑 2ｍ），卷筒驅(qū)動電機和支持支架和維修平臺；整機重量增加約 3．5ｔ?會增加輪胎磨損和電能驅(qū)動。

● 輪胎吊跑道上通常需要挖設(shè)電纜溝，操作需要防止車輛或者輪胎吊壓到供電電纜，從而導(dǎo)致供電電纜受損。往往還需要在輪胎吊加裝防撞裝置和減速運行。一旦發(fā)生碰撞，維護成本較高。

● 由于電纜卷筒的局限，系統(tǒng)增加一定的電纜和變壓器損耗，約是總功率的 10％ －15％。

● 移動受限，目前只能單箱區(qū)內(nèi)運行，換箱區(qū)工作需要切換電源，啟動柴油發(fā)電機，需要增加額外 的 時 間。相 鄰 間 箱 區(qū) 轉(zhuǎn) 場 通 常 在 20－30ｍｉｎ。

● 電源插頭由于需安全防水，插拔電源有一定安全性，目前大多需要工程技術(shù)部來人幫助。

● 電源插頭需要能方便快捷進行電纜插拔，目前主要還采用國外進，部件，可控性差。

● 電纜卷筒需要占用寶貴的運行安全空間（約 30－40ｃｍ，如安裝在門架內(nèi)，可能被吊具和集裝箱碰撞，如安裝在門架外，可能影響輪胎吊行駛安全）。

● 在已有的應(yīng)用中表明，防碰撞系統(tǒng)是非常重要的配置，但由于不象低空滑觸線可以用固定板做為基準，目前常用的方法 （如激光、超聲波 ）還沒有很好的解決方案。

● 另外，防碰撞系統(tǒng)僅僅可以減少碰撞事故，但駕駛不方便性仍然存在，往往通過犧牲駕駛速度來完成，這樣也影響效率，目前針對該問題已有自動駕駛技術(shù) （如 ＧＰＳ，圖像處理技術(shù) ）推出，需要一定的支出。

● 需要有效的換向裝置，以確保使用較少的電纜和對電纜彎曲疲勞的影響。

● 機上東西較復(fù)雜，使用壽命有限 （部分主要部件壽命僅 5－10年 ），如電纜彎曲疲勞和老化，變頻電纜卷筒壽命等，有一定的維護成本。

● 改造費用估算：2臺 ＲＴＧ在2×250ｍ堆場范圍內(nèi)，地面供電部分改造費用 160萬，機上改造部分 100萬，平均每臺改造費用為 130萬人民幣。造價較高。

● 由于其電纜和變壓器的損耗，以及輪胎吊重量的增加，在可比條件下，年耗油 55萬元的工作頻率下，平均每臺節(jié)約營運成本為在 66％ （上海滬東單位標箱油耗 1．01ｋｇ＝4．55元，單位標箱電耗 2度 ＝1．54元 ），節(jié)約效率較低。投資回報期約為 3．5－4年。由于系統(tǒng)的壽命較短，按 10年計算，投資回報期占系統(tǒng)壽命約35％ －40％。

● 該技術(shù)地面工作較少，輪胎吊改造可以不占用工作場地，對堆場影響較小。

● 使用該技術(shù)的輪胎吊相對完整獨立，可以分批分期單獨改造，輪胎吊今后轉(zhuǎn)場和利用比較容易。

● 應(yīng)用面廣，適合于不同大小、形狀的場地，特別是對小碼頭，輪胎吊數(shù)量少 （10臺以內(nèi) ）、密度小 （平均每臺覆蓋 2、3個箱區(qū)以上 ），有較高的性價比。

● 該技術(shù)相對應(yīng)用時間較長，且深受主機廠歡迎并積極推廣，在市場上有一定的影響力。

另外，

● 由于高架滑觸線，不利的一方面它必然存在防雷、防臺風(fēng)、防伏冰問題，它們都可以在設(shè)計中專門處理解決；但有利的一方面是它的架線塔可以與照明和監(jiān)控塔公用，等效于大大降低制造成本。

● 電網(wǎng)供電的輪胎吊還可以進一步引入電網(wǎng)反饋和公共直流母線技術(shù)來均衡電能 （由于起重機下放重量時有位能負載轉(zhuǎn)化成電能，現(xiàn)在ｅＲＴＧ是通過電阻損耗掉，利用電網(wǎng)反饋和公共直流母線技術(shù)可以把發(fā)的電給其它用電單元利用。它們是未來 “油改電 ”技術(shù)的必然發(fā)展方向，因為可以進一步節(jié)約電能 25％ －30％ ），他們需要同一個供電點有 3－5臺以上的輪胎吊工作，而前述兩種 “油改電 ”方法同一個供電點僅有一臺或兩臺輪胎吊工作，很難均衡電能。

上述三種 “油改電 ”方法不僅適用于老的堆場，對于新的堆場也同樣有效。

5 總結(jié)

● “ 油改電 ”技術(shù)是目前 ＲＴＧ*有效的 “節(jié)能減排 ”技術(shù)，值得大力發(fā)展和推廣，有條件的港口應(yīng)該盡快應(yīng)用該技術(shù)。

● 目前三種方法各有其特點和應(yīng)用場合，無法完全取代，碼頭應(yīng)該根據(jù)自己的條件選用合適自己的技術(shù)。

● 總體來講，對于小碼頭較適合用電纜卷筒方案，中小規(guī)模的可選用低空滑觸線方案，中大規(guī)模的更適合用高架滑觸線方案。

● 由于總體性能是高架滑觸線*優(yōu)，低空滑觸線居中，電纜卷筒較低。因此，在滿足資金、場地、運行條件的情況下，應(yīng)該按上述順序選擇應(yīng)用方案。