一种港口新型电动轮胎吊的研究

李芳君

（临沂市科学技术合作与应用研究院，山东 临沂 276001）

0 引言

轮胎式集装箱门式起重机（简称轮胎吊RTC）是集装箱码头堆场专用机械，也可以作为一般堆场用起重机运输机械。

现在我国港口所用轮胎吊还以柴油发电机组供电为主，这样不但增加燃油消耗的成本，同时对环境也会产生不良影响，不符合我国节能减排的要求。随着油改电技术的成熟，越来越多的码头开始进行设备改造，以减少成本，保护环境。因此电动轮胎吊逐步成为新建港口集装箱码头堆场的主力军。

1 技术参数

以某港机厂为南方某港制造的电动轮胎吊为例，其主要技术参数如表1 所示［1］。

表1 某港机厂制造的电动轮胎吊主要技术参数

2 设备组成

轮胎吊一般是由司机室、金属结构、起升机构、小车运行机构、大车运行机构、吊具回转机构、动力装置、电缆拖令系统、吊具及吊具上架、电气系统10个部分组成。

本起重机由8 只橡胶轮胎支撑，采用市电供电，供电方式为具有转场自动受电功能的低架滑触线供电系统，供电电压AC660V，经整流成直流，再逆变变频后，作为机械的驱动动力。另外起重机还配备一套小功率柴油发电机组（约140 kW），提供起重机转场行走所需电能。因此可在集装箱场地内移动而不受拖带电缆以及外界动力电源的影响。并配有能起吊20、40 集装箱的电动伸缩吊具。为了吊箱方便提高装卸效率，装有吊具回转装置，为了能够转换场地作业，起重机设有液压顶升装置可以进行90°直角转向［2］。

3 技术亮点—怠机节约燃油技术

在RTC 生产运行过程中，燃油的消耗量大是制约港口利润的一个重要因素，如何减少轮胎吊等港机设备的燃油消耗，一直是一个难点。轮胎吊受生产调度安排及场区规模等因素的影响，很多时候会处于怠机状态，这段时间每次一般为10～20 min，如果关闭发电机组后再重新启动，频繁的开关机将降低设备的寿命，而且启动后达到工作状态需要的时间较长，衔接不当会降低装卸效率。一般司机会保持发电机组额定速度运转，但这样又会增加轮胎吊的油耗，而怠机节约燃油技术可以在不影响发电机组寿命的前提下，通过降低发电机的转速，从而降低轮胎吊的油耗，并且启动快速、操作简单、切换方便，保证司机及维护人员迅速掌握。

针对轮胎吊节能改造设计，目前广泛采用的油改电方式，每台改造费用大概为40～50 万元，在转场时仍然需要发电机组的运转支持。但是怠机节约燃油技术，改造费用低廉，且在怠速条件下，也可以完成轮胎吊的转场，减少燃油消耗，为轮胎吊节能提供了一种性价比更高的快速解决方案。

怠机节约燃油技术的关键通过智能速度控制模块来调节柴油发电机组的转速，不但要保证轮胎吊其他设备的用电需求及安全，而且不影响发电机组的使用寿命，最终确定使用智能开关切换速度模块，改变输入CIU 电压，从而控制发电机组转速［3］。

如图1，全怠速切换开关分别为司机室联动台的远程智能PLC 控制和发电机组控制屏的就地控制，远程PLC智能控制是在可以联动台手动控制的同时，如果一段时间内司机没有操作切换开关，而整机的负荷不高时，轮胎吊电控系统PLC的智能控制就会自动转为怠速状态，真正实现智能节油。发电机组控制屏的就地控制则是为了方便地面人员实现切换控制。

图1 系统设计框图

当全怠速切换开关动作时，速度切换模块接收到切换速度的命令，改变输入发电机组控制识别单元CIU 的电压，根据本项目所选取的速度切换模块，当电压在1.17～2.8 之间时，视为输入电压正常，速度可调节，超出范围系统将报警，以保证系统安全，保护发电机组。当电压信号输入CIU 后，其控制核心根据输入电压，调节发电机组的速度。

在低架滑触线电动轮胎吊项目中，所采用的VOLVO Penta TAD1641GE 发动机的额定转速为1 500 r/min，根据客户实际生产功能需求，设定的怠速转速为1380 r/min为最佳，根据VOLVO 油耗如表2 所示，预计可节约燃油8%，通过变频电源的稳压作用，可以在怠速过程中，保证整机系统稳定供电，不影响整个生产流程的衔接，且可以完成转场、慢速空载等作业。

表2 VOLVO penta TAD1641GE 发动机燃油消耗表L/h

经过现场半年多的使用调整，节约燃油技术达到了理想状态，在客户集装箱码头生产作业中，节约燃油效果良好，平均可节约燃油8%左右，且提高了RTG 的生产衔接效率。该系统降低了RTG 的燃油消耗，提高了RTG 运行效率和安全性，减少了司机的工作量，投资小，安装调试方便，并可根据实际生产需求，设定不同的转速，以达到不同的节能效果，适应性强，可适用于不同工况的集装箱码头。

4 结语

通过对电动轮胎吊技术参数、组成及其技术亮点的分析与研究，结合港口实际的使用情况，为此类电动轮胎吊的选型应用提供了理论和实践依据，同时为其他设备的技术改造提供了前期的技术支持和参考，便于码头、物流、工厂等起重设备应用较多的场合进行技术改造，提高投入产出比。