一、技術(shù)名稱(chēng)：新型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)節(jié)能技術(shù)
二、適用范圍：交通運(yùn)輸行業(yè)的港口、中轉(zhuǎn)站裝卸集裝箱或件雜貨等
三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：
通用型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)(RTG)是集裝箱港口的重要設(shè)備，在現(xiàn)代化港口集裝箱堆場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。它可以大范圍靈活調(diào)動(dòng)，具有空間利用率高、生產(chǎn)率高和全堆場(chǎng)機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)。但通用型RTG使用柴油發(fā)電機(jī)組為整機(jī)提供動(dòng)力，存在造價(jià)高、日常使用維護(hù)成本高、能源消耗大和廢氣排放污染、噪聲污染等缺點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通用性RTG作業(yè)每標(biāo)箱能耗為1.2～2.2升柴油。新型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)為大型機(jī)械設(shè)備，其生產(chǎn)過(guò)程的主要耗能是電。由于新型RTG為輕型化設(shè)備，整機(jī)重量降低約1/3，所以在生產(chǎn)過(guò)程中可以節(jié)約大量能源。
四、技術(shù)內(nèi)容：
1.技術(shù)原理
1)采用“四卷筒”組合驅(qū)動(dòng)技術(shù)在總體設(shè)計(jì)上，新型RTG采用四組鋼絲繩卷筒裝置，依靠卷筒的正、反轉(zhuǎn)，收放鋼絲繩實(shí)現(xiàn)貨物的起升和橫向移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置和卷筒安裝在門(mén)架底梁上，與通用型RTG(起升和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)都設(shè)置在小車(chē)上)相比，大幅降低小車(chē)質(zhì)量和整機(jī)重心，優(yōu)化了整機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)重量的輕型化。
2)采用電力驅(qū)動(dòng)通用型RTG采用柴油發(fā)電機(jī)組提供動(dòng)力，由于系統(tǒng)載荷是變化的、非線性的，因此通用型RTG在載荷較輕時(shí)，柴油機(jī)處于標(biāo)定轉(zhuǎn)速部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，柴油發(fā)電機(jī)組效率較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通用型RTG發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，用于裝卸作業(yè)的時(shí)間不到50%，其它時(shí)間為空耗，一臺(tái)通用型RTG每小時(shí)空耗的柴油約15升。新型RTG工作電機(jī)和照明均采用市電為動(dòng)力，只配備小功率柴-電機(jī)組柴油機(jī)作為轉(zhuǎn)場(chǎng)使用，滿足RTG機(jī)動(dòng)性要求。
3)電力驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)RTG采用變頻調(diào)速、可編程控制器(PLC)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制組成電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速、控制一體化。整機(jī)的主要控制單元都以節(jié)點(diǎn)形式連接到總線上，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通訊，具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。同時(shí)節(jié)省了各控制單元間的大量信號(hào)線，簡(jiǎn)化了硬件系統(tǒng)，降低了成本。
2.關(guān)鍵技術(shù)
1)總體參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究借鑒通用型RTG等港口裝卸設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)起重量、起升高度、跨距、起升速度、大車(chē)運(yùn)行速度、供電方式、輪壓等總體參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，使各參數(shù)合理匹配，達(dá)到整機(jī)技術(shù)性能先進(jìn)、適用，實(shí)現(xiàn)自重輕、輪壓低、造價(jià)省、節(jié)能減排等目標(biāo)。
2)整機(jī)結(jié)構(gòu)輕型化與起升和小車(chē)運(yùn)行一體化研究為減輕整機(jī)重量，該技術(shù)采用四卷筒驅(qū)動(dòng)方案，用于貨物起升的起升機(jī)構(gòu)與小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)共用一套驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在結(jié)構(gòu)底梁上，運(yùn)行小車(chē)上不設(shè)置任何動(dòng)力裝置，小車(chē)重量大為降低，為整機(jī)結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化提供了前提。起升及小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用四卷筒驅(qū)動(dòng)方式。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)與起升機(jī)構(gòu)共用同一套驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定安裝在兩側(cè)底梁上，變頻控制，分別驅(qū)動(dòng)，通過(guò)兩側(cè)卷筒的不同轉(zhuǎn)向?qū)︿摻z繩進(jìn)行收放，配合特別設(shè)計(jì)的鋼絲繩纏繞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)貨物的升降和平移。在主梁軌道運(yùn)行的小車(chē)上，只裝有起升滑輪組、小車(chē)車(chē)輪和水平輪，不設(shè)驅(qū)動(dòng)裝置(小車(chē)重量?jī)H相當(dāng)于通用RTG的1/3左右)。
3)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合通用型RTG與RMG的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研究，以電力驅(qū)動(dòng)RTG完成集裝箱裝卸、搬運(yùn)工作。新型RTG起升和小車(chē)共用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。起升/小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用帶PG(編碼器)
閉環(huán)矢量控制方式，從而有效實(shí)現(xiàn)全變頻范圍內(nèi)的全轉(zhuǎn)矩控制。對(duì)各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的交流變頻驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行研究，使電機(jī)在各個(gè)工況下運(yùn)行時(shí)充分利用其有效功率，保證在控制安全可靠的前提下節(jié)約能源。新型RTG采用Profibus總線控制方式，PLC分布模塊和變頻器作為節(jié)點(diǎn)串聯(lián)在總線上，以數(shù)字信號(hào)通訊實(shí)現(xiàn)整機(jī)的一體化控制。在物理層上，各通信節(jié)點(diǎn)之間采用一根通信總線連接，省去了繁雜的控制線及信號(hào)線，節(jié)省了系統(tǒng)硬件的數(shù)量與投資以及安裝、維護(hù)費(fèi)用，提高了系統(tǒng)集成的可靠性。
3.工藝流程新型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)是電力驅(qū)動(dòng)的、應(yīng)用四卷筒組合控制技術(shù)的電動(dòng)輕型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)。其裝卸工藝流程同通用型RTG，只是設(shè)備的起升和小車(chē)的運(yùn)行原理不同，見(jiàn)圖1。實(shí)現(xiàn)了輕型化和節(jié)能。設(shè)備結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。
五、主要技術(shù)指標(biāo)：
主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。
六、技術(shù)應(yīng)用情況：
該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用四卷筒控制為基礎(chǔ)的起升與小車(chē)運(yùn)行一體化技術(shù)，顯著實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化，經(jīng)濟(jì)性顯著提高，是對(duì)通用型RTG的重大技術(shù)變革，在國(guó)內(nèi)外尚屬首次應(yīng)用，處于國(guó)際先進(jìn)水平。2007年，該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)交通部科技司組織的技術(shù)鑒定。經(jīng)過(guò)3年多的使用，目前已在國(guó)內(nèi)多個(gè)港口集裝箱碼頭得到使用。該技術(shù)設(shè)備自重和投資僅為通用型RTG的60%，單箱操作能耗降低約64%，堆場(chǎng)基礎(chǔ)投資降低約1/3，運(yùn)行情況良好，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、實(shí)用性和環(huán)保性的目標(biāo)。
七、典型用戶及投資效益：
典型用戶：廣州魚(yú)珠木材有限公司、肇慶港務(wù)有限公司、廣東佛山南港碼頭有限公司建設(shè)規(guī)模：集裝箱碼頭年通過(guò)能力40萬(wàn)TEU。主要技改內(nèi)容：在原有件雜貨堆場(chǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建，新購(gòu)置RTG設(shè)備，對(duì)堆場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行更新。節(jié)能技改投資額2322萬(wàn)元，建設(shè)期3年。每年可節(jié)能1606tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益847萬(wàn)元，投資回收期4年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力：
新型RTG是對(duì)通用型RTG的重大技術(shù)創(chuàng)新，是對(duì)港口裝卸設(shè)備輕型化、節(jié)能減排的成功嘗試，可在我國(guó)集裝箱碼頭，特別是支線港口中、小集裝箱碼頭或中轉(zhuǎn)站應(yīng)用。該技術(shù)的成功實(shí)施，對(duì)于輕型化、節(jié)能型港口裝卸設(shè)備設(shè)計(jì)和制造具有很好的借鑒意義。新型RTG造價(jià)低、能耗小(至少能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能30%以上)，特別適合集裝箱碼頭和貨站堆場(chǎng)(特別是中小集裝箱碼頭)。目前，我國(guó)集裝箱運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)10年集裝箱運(yùn)輸能夠保持10%的增長(zhǎng)速度。按照港口現(xiàn)有港機(jī)配套條件，國(guó)內(nèi)港口碼頭每年需要新增RTG在200臺(tái)以上。新型RTG技術(shù)具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、實(shí)用性以及節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。預(yù)計(jì)到2015年可在全國(guó)港口推廣20%，年節(jié)能能力可達(dá)10萬(wàn)tce。
二、適用范圍：交通運(yùn)輸行業(yè)的港口、中轉(zhuǎn)站裝卸集裝箱或件雜貨等
三、與該節(jié)能技術(shù)相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗現(xiàn)狀：
通用型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)(RTG)是集裝箱港口的重要設(shè)備，在現(xiàn)代化港口集裝箱堆場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。它可以大范圍靈活調(diào)動(dòng)，具有空間利用率高、生產(chǎn)率高和全堆場(chǎng)機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)。但通用型RTG使用柴油發(fā)電機(jī)組為整機(jī)提供動(dòng)力，存在造價(jià)高、日常使用維護(hù)成本高、能源消耗大和廢氣排放污染、噪聲污染等缺點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通用性RTG作業(yè)每標(biāo)箱能耗為1.2～2.2升柴油。新型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)為大型機(jī)械設(shè)備，其生產(chǎn)過(guò)程的主要耗能是電。由于新型RTG為輕型化設(shè)備，整機(jī)重量降低約1/3，所以在生產(chǎn)過(guò)程中可以節(jié)約大量能源。
四、技術(shù)內(nèi)容：
1.技術(shù)原理
1)采用“四卷筒”組合驅(qū)動(dòng)技術(shù)在總體設(shè)計(jì)上，新型RTG采用四組鋼絲繩卷筒裝置，依靠卷筒的正、反轉(zhuǎn)，收放鋼絲繩實(shí)現(xiàn)貨物的起升和橫向移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置和卷筒安裝在門(mén)架底梁上，與通用型RTG(起升和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)都設(shè)置在小車(chē)上)相比，大幅降低小車(chē)質(zhì)量和整機(jī)重心，優(yōu)化了整機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)重量的輕型化。
2)采用電力驅(qū)動(dòng)通用型RTG采用柴油發(fā)電機(jī)組提供動(dòng)力，由于系統(tǒng)載荷是變化的、非線性的，因此通用型RTG在載荷較輕時(shí)，柴油機(jī)處于標(biāo)定轉(zhuǎn)速部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，柴油發(fā)電機(jī)組效率較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通用型RTG發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，用于裝卸作業(yè)的時(shí)間不到50%，其它時(shí)間為空耗，一臺(tái)通用型RTG每小時(shí)空耗的柴油約15升。新型RTG工作電機(jī)和照明均采用市電為動(dòng)力，只配備小功率柴-電機(jī)組柴油機(jī)作為轉(zhuǎn)場(chǎng)使用，滿足RTG機(jī)動(dòng)性要求。
3)電力驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)RTG采用變頻調(diào)速、可編程控制器(PLC)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制組成電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速、控制一體化。整機(jī)的主要控制單元都以節(jié)點(diǎn)形式連接到總線上，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通訊，具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。同時(shí)節(jié)省了各控制單元間的大量信號(hào)線，簡(jiǎn)化了硬件系統(tǒng)，降低了成本。
2.關(guān)鍵技術(shù)
1)總體參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究借鑒通用型RTG等港口裝卸設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)起重量、起升高度、跨距、起升速度、大車(chē)運(yùn)行速度、供電方式、輪壓等總體參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，使各參數(shù)合理匹配，達(dá)到整機(jī)技術(shù)性能先進(jìn)、適用，實(shí)現(xiàn)自重輕、輪壓低、造價(jià)省、節(jié)能減排等目標(biāo)。
2)整機(jī)結(jié)構(gòu)輕型化與起升和小車(chē)運(yùn)行一體化研究為減輕整機(jī)重量，該技術(shù)采用四卷筒驅(qū)動(dòng)方案，用于貨物起升的起升機(jī)構(gòu)與小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)共用一套驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在結(jié)構(gòu)底梁上，運(yùn)行小車(chē)上不設(shè)置任何動(dòng)力裝置，小車(chē)重量大為降低，為整機(jī)結(jié)構(gòu)的全面優(yōu)化提供了前提。起升及小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用四卷筒驅(qū)動(dòng)方式。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)與起升機(jī)構(gòu)共用同一套驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定安裝在兩側(cè)底梁上，變頻控制，分別驅(qū)動(dòng)，通過(guò)兩側(cè)卷筒的不同轉(zhuǎn)向?qū)︿摻z繩進(jìn)行收放，配合特別設(shè)計(jì)的鋼絲繩纏繞系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)貨物的升降和平移。在主梁軌道運(yùn)行的小車(chē)上，只裝有起升滑輪組、小車(chē)車(chē)輪和水平輪，不設(shè)驅(qū)動(dòng)裝置(小車(chē)重量?jī)H相當(dāng)于通用RTG的1/3左右)。
3)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合通用型RTG與RMG的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研究，以電力驅(qū)動(dòng)RTG完成集裝箱裝卸、搬運(yùn)工作。新型RTG起升和小車(chē)共用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。起升/小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用帶PG(編碼器)
閉環(huán)矢量控制方式，從而有效實(shí)現(xiàn)全變頻范圍內(nèi)的全轉(zhuǎn)矩控制。對(duì)各驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的交流變頻驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行研究，使電機(jī)在各個(gè)工況下運(yùn)行時(shí)充分利用其有效功率，保證在控制安全可靠的前提下節(jié)約能源。新型RTG采用Profibus總線控制方式，PLC分布模塊和變頻器作為節(jié)點(diǎn)串聯(lián)在總線上，以數(shù)字信號(hào)通訊實(shí)現(xiàn)整機(jī)的一體化控制。在物理層上，各通信節(jié)點(diǎn)之間采用一根通信總線連接，省去了繁雜的控制線及信號(hào)線，節(jié)省了系統(tǒng)硬件的數(shù)量與投資以及安裝、維護(hù)費(fèi)用，提高了系統(tǒng)集成的可靠性。
3.工藝流程新型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)是電力驅(qū)動(dòng)的、應(yīng)用四卷筒組合控制技術(shù)的電動(dòng)輕型輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)。其裝卸工藝流程同通用型RTG，只是設(shè)備的起升和小車(chē)的運(yùn)行原理不同，見(jiàn)圖1。實(shí)現(xiàn)了輕型化和節(jié)能。設(shè)備結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。
五、主要技術(shù)指標(biāo)：
主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。
六、技術(shù)應(yīng)用情況：
該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用四卷筒控制為基礎(chǔ)的起升與小車(chē)運(yùn)行一體化技術(shù)，顯著實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化，經(jīng)濟(jì)性顯著提高，是對(duì)通用型RTG的重大技術(shù)變革，在國(guó)內(nèi)外尚屬首次應(yīng)用，處于國(guó)際先進(jìn)水平。2007年，該項(xiàng)技術(shù)通過(guò)交通部科技司組織的技術(shù)鑒定。經(jīng)過(guò)3年多的使用，目前已在國(guó)內(nèi)多個(gè)港口集裝箱碼頭得到使用。該技術(shù)設(shè)備自重和投資僅為通用型RTG的60%，單箱操作能耗降低約64%，堆場(chǎng)基礎(chǔ)投資降低約1/3，運(yùn)行情況良好，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、實(shí)用性和環(huán)保性的目標(biāo)。
七、典型用戶及投資效益：
典型用戶：廣州魚(yú)珠木材有限公司、肇慶港務(wù)有限公司、廣東佛山南港碼頭有限公司建設(shè)規(guī)模：集裝箱碼頭年通過(guò)能力40萬(wàn)TEU。主要技改內(nèi)容：在原有件雜貨堆場(chǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建，新購(gòu)置RTG設(shè)備，對(duì)堆場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行更新。節(jié)能技改投資額2322萬(wàn)元，建設(shè)期3年。每年可節(jié)能1606tce，年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益847萬(wàn)元，投資回收期4年。
八、推廣前景和節(jié)能潛力：
新型RTG是對(duì)通用型RTG的重大技術(shù)創(chuàng)新，是對(duì)港口裝卸設(shè)備輕型化、節(jié)能減排的成功嘗試，可在我國(guó)集裝箱碼頭，特別是支線港口中、小集裝箱碼頭或中轉(zhuǎn)站應(yīng)用。該技術(shù)的成功實(shí)施，對(duì)于輕型化、節(jié)能型港口裝卸設(shè)備設(shè)計(jì)和制造具有很好的借鑒意義。新型RTG造價(jià)低、能耗小(至少能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能30%以上)，特別適合集裝箱碼頭和貨站堆場(chǎng)(特別是中小集裝箱碼頭)。目前，我國(guó)集裝箱運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)10年集裝箱運(yùn)輸能夠保持10%的增長(zhǎng)速度。按照港口現(xiàn)有港機(jī)配套條件，國(guó)內(nèi)港口碼頭每年需要新增RTG在200臺(tái)以上。新型RTG技術(shù)具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、實(shí)用性以及節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。預(yù)計(jì)到2015年可在全國(guó)港口推廣20%，年節(jié)能能力可達(dá)10萬(wàn)tce。
