《装备制造技术）２０１７年第ｏ３期 轮胎式集装箱门式起重机的节能技术研究 何平 （上海振华重工（集团）股份有限公司，上海２００１２５） 摘要：本文在分析轮胎式集装箱门式起重机能量消耗的基础上，分别从能量输出端、能量传输端及能量利用端３个部 分论述了节能技术的具体应用，旨在实现节能减排的目的。 关键词：轮胎式集装箱门式起重机；节能技术；应用 中图分类号：ＴＨ２１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１７）０３－０１５７－０３ 随着人们环境保护意识的提升，加之能源紧缺 问题越来越突出，我国越来越重视节能减排工作的 ２ ＲＴＧ的节能技术 开展。工业领域中，港口工业具有十分重要的作用， 但其能源消耗、环境污染问题也比较严重，促使交通 由上章分析内容可知，ＲＴＧ起重机运行过程中 部门提升了对港口节能减排工作的重视程度。轮胎 需要消耗的能量比较大，而且可再生能源占据其中 式集装箱门式起重机（ＲＴＧ）作为港口工业发展中的 的４０％，具有巨大的节能降耗空间，而且技能降耗工 重要设备，必然要实现节能减排、降低污染。现阶段， 作涉及能量输出端、传输端及利用终端。 各ＲＴＧ制造商及配套商均已经开始研发节能技术， ２．１能量输出端节能技术 以降低ＲＴＧ的能耗，并减少使用过程中污染物的排 能量输出端是指发电机组电能输出部分，该部 放，促进ＲＴＧ整体工作效率的提升，最终，使港口工 分主要采取将发电机组效率提升的方式实现节能， 业更为繁荣的发展。通过本文的研究，旨在为ＲＴＧ实 常规意义上讲，就是将柴油机能量利用效率有效提 际节能工作的开展提供参考。 高，目前，可采用的办法包含两种： （１）提高柴油机效率。系统载荷并非是固定的， １ ＲＴＧ能量消耗分析 且不具备线性特征，普通ＲＴＧ柴油机工作时，速度进 包含两种，一是怠速，即待机状态；二是全速，即工作 ＲＴＧ属于港口中移动设备的一种，主要负责搬 状态【”。载荷不大情况下，柴油机的效率并不高，导致 运材料，往返于港口与堆场之间。ＲＴＧ在装卸集中箱 能量浪费产生。在某种需求功率中，柴油机转速不 时，可承受的重量达到５０ ｔ，速率为每分钟１次。当 同，油耗也会存在差异，这是由其特性所决定的，根 前，ＲＴＧ的电主要来源于机载柴油机发电机组，ＡＣ 据特性曲线，将转速与油耗之间的关系处于最佳时 升举电动机的速度能够变化，其能量来自于变频器， 的功率找出，以此功率为参照，控制柴油机，使柴油 通过变频器的电压及频率，保证提升与下降的正常 机的工作效率得到提升，降低能耗。现阶段，对于提 进行。每次提升时，ＡＣ电动机所提供的功率均需要 高柴油机的运行效率，使其油耗处于最经济状态中 短暂的达到峰值状态，而降低集中箱过程中，ＡＣ电 的研究，西门子、安川电机等公司均已经开始研究， 动机制止进行，转变为发电机，继续提供能量。在整 并推出了节能型ＲＴＧ，能够较好的满足需求。 个升举周期中，耗费能量的４０％均属于可再生能源， （２）油改电。ＲＴＧ油改电是指将市电供电装置增 对于下降过程中的可再生能源，ＲＴＧ将其供给给机 加到其中，起重机吊起货物时，所用电来源于市电， 载电阻器，电阻器对其作出转化，变为热量后再消 转场后，电来源于柴油机。油改电方式包含两种，一 耗，同时，受到ＲＴＧ高循环特性的影响，无法再次生 种为滑触线供电，供电线路采用大跨距高架铁塔架 产使用此种免费能量。 空滑线，对辫子、滑导受电做出支撑，保证ＲＴＧ能够 正常工作；另一种为电缆卷筒供电，该方案中，将电 收稿日期：２０１６—１２—１４ 作者简介：何平（１９８４一），男，，湖北潜江人，硕士研究生，工程师，主要研究方向：港口起重机制造、维修及改造。 １５７ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．０３，２０１７ 缆卷盘增加到ＲＴＧ一侧中，在电缆卷盘上缠绕电缆， ＲＴＧ整机供电回路与电缆的一端相连接，并于地面 ３其他节能技术 电缆槽中放置另一端，引伸出后，与市电接线箱相连 分析ＲＴＧ的能流发现，负载起升、加速时，消耗 接，ＲＴＧ运行过程中，依据其与市电接线箱的间距， 电缆卷盘完成电缆的收放工作。油改电后，在大型燃 的能量并非为最终有效能，此过程中，如果能将消耗 煤发电机组作用下，得到所需的电能，提升ＲＴＧ的工 能量最大限度的减小，也可实现节能。节能效果的获 得可以从多个方面来进行，如将负载提升高度降低、 作小效率，并减少能源的消耗四。 使负载运行速度减小、使小车重量减轻等，不过在采 ２．２能量传输端节能技术 会在一定程度上影响生产的效率，甚 能量传输端是指发电机与起重机负载之间的部 用这些方式时，分，该部分节能的关键在于将电动机的效率有效提 至增加ＲＴＧ生产时的危险陛，因此，选择节能技术 升。铜损、铁损减小后，即可实现提高电动机效率。电 动机中引入变频技术后，不仅使电动机效率提升变 为可能，而且提高幅度非常大。应用变频技术后，用 电设备供电频率的改变能够实时进行，实现对设备 输出功率的有效控制。变频技术之所以能将轴输出 功率改变，原因在于其具备变频调速功能，通过实际 需要，对输出功率做出合理的调整，减少输入功率的 同时，提升电动机的运行效率。变频传统调速具有以 下优点：原有设备无需做出改动，电机也包含其中； 调速时能够实现无级，使传动设备的要求充分满足； 启动时，在变频器软启动作用下，可避免电网受到电 流冲击的影响，促进电源容量减少，并将机械惯动量 降低，减轻损耗；电源频率不会对其产生影响，控制 方法包含手动和自动两种；低速状态下，具有良好的 定转矩输出、低速过载能力；电机转速提高、且增加 功率后，会提升功率因数。 ２．３能量利用终端节能技术 能量利用终端是指起重机。ＲＴＧ工作时，可将整 个过程分解为４步，分别为起升、小车运行、下降和 大车运行，整个工作完成后，原本处于集卡车上的集 中箱被ＲＴＧ搬运到堆场中。集中箱置于堆场中后，假 设其所处高度等于集卡车上的高度，搬运完成后，会 改变集中箱的动能及势能，依据牛顿第二定律等相 关定律可知，小车行走过程中，集中箱的摩擦力×位 移的结果即为轮胎式场桥对其所做的功，轮胎式场 桥做功时，其他功均属于无用功，理想状态为，可将 其视为０．ＲＴＧ装卸集中箱过程中，负载的起升与加 速为主要消耗能量的部分，而有用功范围中并不包 含该部分能量，在负载下降、减速时，该部分能量发 生转化，变为电能，提供给电阻器后，转为热能被消 耗掉。负载起升、加速时，如果可以回收该部分能量， 那么负载横向移动过程中，只需消耗起重机的能耗， 由此即可降低起重机的能耗。 １５８ 时，还应充分考虑ＲＴＧ的工作效率及安全性。 ４应用实例 以某港口的ＲＴＧ为例，起升机构钩起重量为 ４１ ｔ，起升时，速度为２５．５ ｍ／ｍｉｎ，高度为１９ ｍ，机械系 统效率０．９２，重力加速度９．８ ｍ／ｓ ，变频器直流母线的 电压最小为４００ Ｖ，最大为６００ Ｖ，节能时采用超级电 容，同时，对超级电容大小做出确定。根据功率约束可 知，超级电容容量与电流之间的乘积应在１５３．４ ｋＷ以 上，而转换器的额定电流并不超过５００ Ａ，因此，超级电 容的容量应为３０５ Ｖ．经分析发现，超级电容容量越大 时，电容利用效率越高，可有效地减少电容组成本，系 统能量回馈时，满足其需求的额定电压为６００ ｖ．基于 此，实现ＲＴＧ节能时，采取多个电容组合的形式。应用 后，与普通ＲＴＧ相比，节能率在２３．８％左右。 ５结束语 港口工业发展过程中，ＲＴＧ为必不可少的机械 设备之一，为使ＲＴＧ与国家的节能减排号召相适应， 需要采用相应的节能技术降低ＲＴＧ运行过程中的能 耗，并减少污染物的排放，通过能量输出端、传输端 及利用段相应节能技术方法的应用，可从整体上减 少ＲＴＧ的能量消耗，并提升能源的利用效率，与国家 的发展要求相适应，鉴于ＲＴＧ在港口中的重要作用， 其节能技术的研究具有非产广阔的发展空间，而新 型节能技术的应用也将促使ＲＴＧ的节能效果进一步 提升，实现良性循环，促进港口工业的可持续发展。 参考文献： ［１】李竹森，罗君文．起重机节能技术概述及展望【Ｊ】．中国水运 （下半月），２０１４（０５）：１４５—１４６． 【２】蔡添．基于轮胎式集装箱门式起重机“油改电”的研究［Ｊ】 ｌ珠江水运，２０１６（０５）：６０—６１． 《装备制造技术１２０１７年第ｏ３期 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｒｕｂｂｅｒ Ｔｉｒｅ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｇａｎｔｒｙ Ｃｒａｎｅ ＨＥ Ｐｉｎｇ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｚｈｅｎｈｕａ Ｈｅａｖｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１２５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＲＴＧ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｅｎｅｒｇｙ ｏｕｔｐｕｔ ｆｒｏｍ ３ ｐａｒｔｓ，ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｅｎｄ ｂｙ ｅｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｂｂｅｒ ｔｉｒｅ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ ｇａｎｔｙ ｃｒｒａｎｅ；ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ （上接第１２９页） ５～１０ ｍｉｎ后停机，使油温上升以利排放；待油气筒 内完全泄压后，缓慢拧松加油螺塞；小心拧开卸油阀 阀帽，旋上卸油管顶开卸油阀将油放人容器中，排空 部，重新组装后，按下指示器顶端的复位按钮复位。 清扫进气口防尘网罩，泄压橡皮罩良好、无破损。在 辅修及以上修程或Ｅｔ检需要时，检查并清除滤芯表面 润滑油；拧下卸油管，旋紧卸油阀阀帽，从加油口注 入新油后，拧紧加油螺塞；启动螺杆泵检查卸油阀无 漏油，加油螺塞处无泄漏。 （２）油细分离器是将螺杆润滑油与压缩空气分 离的部件，润滑油的品质及空气质量对其使用寿命 具有重要影响。在日检中，外观检查其有无过热、变 色及泄漏现象。检查过程中禁止敲击，外壳变形或裂 纹必须立即更换。每次小修时检查油细分离器滤芯 无破损。检查油细分离器滤芯内部导电片状态良好， 灰尘。清洁方法：用５００ ｋＰａ的压缩空气反吹干净，筒 体内部用净布擦试洁净。纸芯破裂，则必须更换新品。 参考文献： ［１】王新月，杨清真．热力学与气体动力学基础【Ｍ】．西安：西北 工业大学出版社，２００４． ［２】范德民，于天军．螺杆式空气压缩机不加载故障快速诊断 ｆＪ１．中国设备工程，２００２，１８（７）：３７—３８． ［３］韩德生．螺杆空气常见疑难故障分析及处理［Ｊ］．化工机械， ２００９，３６（６）：６２９—６３１． 作用可靠。使用寿命３ ０００ ｈ左右。 ｆ４】申宝武．螺杆式空气压缩机的润滑分析［Ｊ】．石油商技，２００７， （３）空气过滤器日检，外壳及后盖无变形、裂纹， ３５（７）：５２—５７． ５］高伟，雷成兵，朱彦辉．一起ＨＸＤ３机车螺杆式空气压缩 密封圈无破损，弹簧卡钩作用良好。检查真空指示器 【机过烧的分析与处理［Ｊ］．机车电传动，２０１１，５２（３）：８３—８４． 状态，指示器上红色磁环显示或ＫＢＥ一１型真空指示 ６］何成才，黄志高．铁路机车双螺杆式空气压缩机过热原因分 器箭头指向５～７．５ ｋＰａ，ＫＢＺ一２Ｃ型真空指示器箭头 【析［Ｊ】．铁道机车车辆，２０１３，３３（４）：９４—９６． 指向３．７ ｋＰａ时，需更新空气过滤滤芯并清扫筒体内 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｃｒｅｗ Ａｉｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｆｏｒ Ｒａｉｌｗａｙ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ＨＵＡＮＧ Ｚｈｉ－ｇａｏ，ＷＡＮＧ Ｙｕａｎ—ｆａｎｇ （Ｗｕｈａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３０２０５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｃｒｅｗ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄｕｓｔ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｒｏｏｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｉｌｗａｙ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｓｃｒｅｗ ａｉｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ ｆａｕｌｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ ｆａｕｌｔ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｓｃｒｅｗ ｔｙｐｅ ａｉｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｍｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｒａｉｌｗａｙ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ｓｃｒｅｗ ａｉｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ；ｓｃｒｅｗ ａｉｒ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；ｔｈｅｏｒｙ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｌ５９