调箱门用龙门起重机节能技术改造

调箱门用龙门起重机节能技术改造
林志树;纪天平
【摘要】就轮胎式集装箱门式起重机改造成集装箱调箱门专用设备的过程进行描述,其中龙门起重机"油改电"节能措施及用吊具回转机构实现调箱功能的技术改造方法,值得业内同仁参考.%The paper describes the process in which the rubber-tyred container gantry crane is reconstructed into dedicated container door adjustment equipment, therein, the energy-saving measure of “replacing the fuel by power” for gantry crane and the reconstruction method for container door adjustment function realization by spreader's slewing mechanism appreciates references for our colleagues.
【期刊名称】《起重运输机械》
【年(卷),期】2011(000)001
【总页数】4页(P67-70)
【关键词】轮胎式集装箱门式起重机;调箱门;节能;技术改造
【作者】林志树;纪天平
【作者单位】厦门理工学院,厦门,361024;厦门国际货柜码头有限公司,厦
门,361026
【正文语种】中文
【中图分类】TH213.5
0 前言
随着我国进出口贸易量的持续发展，港口集装箱吞吐量逐年增加，集装箱货柜在装卸或拖车拉运过程中，可能会发生180°的调换，有时集装箱箱门位于拖车头部，有时箱门会在拖车尾侧。

当海关、商检等部门对集装箱检查时，集装箱货柜的门需放在拖车尾部以利于开箱验货。

我国国内很多码头和堆场的作法是利用正面吊在一固定位置将集装箱吊起一定高度，先前装运集装箱的拖车在周边调转180°后，开回到吊起的集装箱下部，正面吊放下集装箱到拖车上，正面吊车司机与拖车司机共同确认集装箱正确安放到位后，正面吊吊具脱离集装箱并抬起前伸臂，拖车司机开走拖车，整个调箱门作业流程才结束。

流程图见图1。

1 调箱门作业形式缺点
1)效率低下拖车司机在正面吊吊起装在其车上的集装箱后，需在一定的码头堆场较大范围内把整车调转180°回到原相对位置，且当拖车开到正面吊底下时，拖车司机要与正面吊司机紧密配合，拖车前后位置要准确，否则集装箱落不到拖车上的进锁正确位置。

由于场地凹凸不平等原因，从实际的作业情况来看，正面吊司机并不能1次就将集装箱准确放置到位，往往需双方司机多次配合及调整后才能将集装箱放到拖车后的锁销位置。

从现场统计数据分析，在正常工况下，1台正面吊平均每小时完成调箱门次数不到10次，操作效率低。

图1 调箱门流程图
2)单位成本高以1台正面吊平均每小时装卸9个集装箱计算，其柴油发动机组每小时油耗近16 L，正面吊调1次箱子的平均油耗约10元，装卸成本高。

3)正面吊用柴油发动机组作为动力源具有耗油量大、噪声大、排放污染严重、发动机组故障多和维修成本高等缺点。

2 技改措施
厦门国际货柜码头自2005年以来，每年的集装箱吞吐量都超过100万标箱，目前配备有13台岸边集装箱装卸桥、28台轮胎式集装箱门式起重机 (以下简称龙门吊)、4台正面吊、7台堆高机及其他码头装卸设备。

原由1台正面吊进行集装箱货柜的调箱门作业，现拟由1台旧的龙门吊改造成调箱门专用设备。

2.1 可行性分析
用龙门吊作为集装箱调箱门专用设备的基本思路是:在龙门吊的吊具与吊具上架之间加装1套吊具回转机构，该机构能实现吊具从0°转到180°以及反转后实现180°转回到0°的功能。

利用吊具回转功能实现集装箱水平180°的调转，而用于装运集装箱的拖车始终在原位等待不需移动，达到快速高效的作业。

其作业流程为:拖车司机将装有待调箱门作业的集装箱拖车开到龙门吊底下后原地待命→龙门吊吊起集装箱到一定高度→利用吊具回转功能完成180°回转→吊具下降把集装箱放回到拖车上→吊具开锁并上升脱离集装箱→拖车载着已调过180°位置的集装箱离开→调箱门程序结束→另一部待调箱的集装箱车开进来重新开始新一轮的调箱门作业流程。

从技术角度分析，加装1套回转机构并加以一定的机械、液压、电气方面的技术改造是可以实现的。

从操作角度来看，原来的龙门吊司机只加以一定的附加功能操作培训就能做到，不存在操作的难度而言。

而对于拖车司机而言，只要将拖车开到此龙门吊下的指定位置，短时间内就可以将已调好箱门的集装箱拉走，既高效又安全。

因此，从几方面分析改造方案可行。

2.2 技术改造过程
对于进行改造的龙门吊的选用，考虑到调箱门用的龙门吊不需行走大车及对起升高度要求不高，以及原来利用率情况，厦门国际货柜码头综合各方面实际因素，将1台二手的三井龙门吊RTG24号作为技术改造对象，主要将其改造成用市电作为动力源的调箱门专用型电动龙门吊。

RTG24号原机的主要参数见表1。

表1 RTG24号原机主要参数主要参数规格跨度/m 23.47基距/m 6.4吊具下额定载荷/t 35起升高度/m 14.23堆四过五吊具规格/ft 20/40 2用起升速度/(m·min
－1) 20/48起升加减速时间/s 2.5/6起重机行走轮0°方向时总长/m 12
该机早期的模拟电路配置前几年已改成数字电路控制，主要是GE 9030 PLC加英国CT公司的Mentor直流驱动器，3大主要机构采用直流电机，配有康明斯
KTA19－G3发动机及斯坦福HCI643G2永磁发电机作为动力源，主回路进线电源为三相230 V、频率60 Hz。

从操作、安全和供电等方面综合分析，把RTG24号放在码头离闸口及供电站就近的H8堆场，考虑到其大车不动的特点及防台风的需要，在H8场直接安装防风锚定装置供RTG24号防台风时使用，具体的放置位置图见图2。

图2 调箱门龙门起重机放置位置图
2.2.1 改造成电动龙门吊E－RTG
龙门吊是目前世界上应用最为广泛的集装箱码头堆场装配设备，因在码头堆场内作业，自身配备有柴油发动机组作为动力源，满足了作业的方便灵活性和转场的需要，在堆场内不受供电局限，具有良好的机动性能。

但其存在以下缺点:①油耗量大、
成本高，平均每吊装1次集装箱的油耗量约2 L柴油;②噪声大、排放污染严重;③
发动机组故障多，维修成本高。

RTG24号龙门吊原机也是配备柴油发动机组作为动力源，考虑到其改造成调箱门
专用设备后停放在H8场，正常情况下大车不移动，因此，可以直接用市电给予供电。

具体作法是:在变电站装1台400 kV·A的380/230 V变压器，变压器电路接
入功率因数补偿装置，保证功率因数在0.9～1之间。

从变压器2次侧接三相230 V电源引入供电站的出线电缆沟，采用每相2条150 m2铠装电缆经地下1 m处
的防护管后，从H8场引出到龙门吊上的进线开关。

进线开关处采用联锁保护措施，正常情况下采用400 kV·A变压器提供的市电作为动力源，当碰到变电站停电或变
压器出故障时，切换到龙门吊原来的柴油发动机组供电。

RTG24号原来的动力电源为230 V、60 Hz，现供给的市电为50 Hz，因此，需将原机60 Hz的工况及参数调整为50 Hz。

经分析，50 Hz和60 Hz的电源，对直流主机没有影响，只会影响交流系统的辅助机构，如交流电机的转速。

据试验，50/60 Hz电源对吊具泵站液压系统的影响不大，2种频率的电源都能稳定工作，而各机构的制动器通过实际试验，也能很好工作。

其他电器元件的检查:包括驱动器散热器内风扇、一些操作时数及次数记录表、指示仪、电磁阀、限位开关等都通用于50/60 Hz工况。

因此，对RTG24号龙门吊主要调整内容有:
1)发动机运行转速由1 800 r/min改为1 500 r/min，相应的发动机原来的欠速、超速等参数都可通过其控制板加以调整。

2)发电机上的自动电压调节AVR板上有50/60 Hz选用拔位开关，换到50 Hz位置即可。

3)龙门吊电源进线处加装市电/柴油发电机用电的联锁保护措施，包括机械与电气联锁，保证供电的唯一性和防止送电倒流现象发生。

4)CT Mentor驱动器采用恒功率调速，驱动器内部调整的参数包括:频率设置、恒功率基速值设置、电压保护和看门狗等参数，具体可根椐驱动器说明书加以调整。

5)其他调整与改动。

2.2.2 吊具回转机构改造
龙门吊有起升、小车、大车3大机构，其主要功能是通过起升机构的吊具吊起集装箱，完成堆场到拖车，或拖车到堆场间集装箱的装卸作业。

RTG24号的吊具机构由吊具上架和吊具组成，吊具上架其上的4个滑轮通过钢丝绳与起升机构相连完成起升动作，吊具部分通过其4个旋锁完成集装箱的吊装工作。

吊具的伸缩及开闭锁动作通过装在吊具上的液压动力站经PLC控制→电磁阀→执行件来完成。

实现吊具水平回转180°功能，需在吊具与吊具上架间加装回转机构。

回转机构是
集装箱起重机上实现吊具与上架之间回转功能的部件，当起重机需要回转功能时，在原有的吊具上架和吊具之间连接回转机构即可实现回转功能。

当起重机不需要回转功能时，可将回转机构从吊具上架和吊具之间拆下，吊具上架和吊具恢复原始功能。

回转机构由固定架和回转架2部分组成，固定架上有4个角配件，这4个角配件
与吊具上架的转销连接，其位置尺寸与吊具上的角配件的位置完全相同。

回转架上有4个转销，通过这4个转销实现回转架和吊具相连。

固定架和回转架之间通过
回转支承连接到一起，并实现相对转动。

回转机构的驱动装置安装在固定架上，由4 kW电动机通过2级立式直联式减速
器带动小齿轮转动，从而驱动固定在回转架上的回转支承大齿轮，以实现回转功能，见图3。

图3 回转机构图1.固定架 2.回转架
回转的工作角度为0°至180°，以顺时针为正，并在这2个旋转位置设有感应限位，同时为了安全起见，在－55°和230°的位置设有极限感应限位，当工作感应限位出现问题时，确保回转架在极限感应限位处停止转动。

回转机构上的用电设备和受控元件均通过1个密封的接线箱，采用专用多芯插头、插座与吊具上架相接，既可靠又便于更换，回转机构上的接线箱采用耐酸不锈钢制成。

吊具上架与吊具间液压油管加长，从回转机构中部空洞处经过。

经改造后回转机构在调箱门作业中的工况如下:①拖车停好位置，龙门吊吊具着箱，准备吊箱;②龙门吊吊起集装箱后，将箱子在空中水平旋转180°，完成调箱门动作;③拖车位置不变，龙门吊将已完成调箱门的集装箱放回到车架上;龙门吊在放好
箱吊具升起后，拖车离开调箱门区，整个调箱门作业流程完成。

实际测试表明，从拖车进调箱门区停好位置到离开，1个调箱门作业时间不到2 min。

RTG24号改造后使用效果良好，司机操作便利，设备作业效率提高。

龙门吊大车
不动，小车主要停在中间位置作业偶尔行走，设备的故障很少，完好率很高。

据统计，2010年7月RTG24号调箱门次数2 274次，用电5 657 kW·h，平均每箱的用电量约为2.5 kW·h，约合RMB 2元。

以前正面吊调箱门平均每小时作业8.9个箱，用油15.2 L，约 1.7 L/箱，约合 RMB 10元。

按照目前每月2 000次调箱门作业，每箱节省8元计算，1年可以节省近20万。

节省柴油机的人工保养、耗材、柴油机的大修费用等，节能环保效果明显。

3 结论
龙门吊由用柴油发动机组供电改成用市电的电动龙门吊，能耗费用大大降低、减排效果明显，据已使用油改电项目的统计数据表明，其节能量在60%～80%。

以市电为动力源的龙门吊无论在运营费用还是在节能环保方面都有很大优势，因此，龙门吊油改电项目在今后一段时间内必将成为集装箱码头技术改造的重点。