通过比较分析,3种上机供电方案都有其各自的特点,比较而言,电缆卷盘方案具有技术成熟、操作简单、运行风险小、可靠性高、后期维护保养简单等优点,是目前正在推广的一种形式。
二、电缆卷盘 油改电 技术应用
1.改造工程内容
根据太仓港二期工程 油改电 基本思路:将RTG改为电力驱动的ERTG,利用市电通过电缆卷盘对移动设备供电,同时堆场箱位和RTG作业布置形式等维持原状。
场地的改造仅在局部区域增加专用变电所和设置ERTG电源插座,即在两条集装箱堆箱区之间设置1个电源插座.该插座可同时提供4台ERTG电源,保证了每条堆场可以实现2台ERTG作业。
改造工程重点包括3部分内容,分别为供电工程、设备改造工程、场地改造工程。
(1)供电工程
供电系统的改造,是改造工程的难点和重点,其总费用约占总投资的40%,主要包括在场地敷设供ERTG作业的电缆、插座箱,建造专用的ERTG电源变电所。
港区内新建3座10kV专用变电所(#5、#6、#7ERTG变电所),改造1座10kV变电所(#3变电所),增加供电容量,为堆场内ERTG供电。新建箱式变电站1座,设置在RTG维修场地边绿化场地中。考虑供电距离的要求,变电所供电距离和范围,不能超过300m。
堆场两端ERTG跑道的非行车道侧设1个双联插座箱,满足2台ERTG同时作业的要求,堆场中间的ERTG跑道的非行车道侧设1个四联插座箱,共满足4台ERTG同时作业的要求。每路插座箱由专用ERTG变电所分别提供690V电源。
(2)设备改造工程
设备改造工程包括以下4部分内容:
改进原振华港机(ZPMC)设计的卷盘控制系统,采用和原主控制系统相同的富士电控系统,提高整个控制系统的兼容性,降低维修和备件成本;卷盘控制系统与主控制系统采用光纤通讯,减少了控制电缆敷设施工量,降低故障率。
增加收放缆保护功能,完善控制程序,设置了限位保护功能,在电缆收到位后自动断电,保护电缆和导向架。对卷盘运行参数进行优化,使电缆收放平稳。
因PLC、变频器、电控屏、仪表等设备很精密,对工作环境中温度、湿度等要求很高,考虑在卷盘平台上设立独立空调电气控制房,放置控制系统和电源切换装置,保证了设备良好的使用环境,延长电控设备的使用寿命,减少故障率。
(3)场地改造工程
根据港区ERTG作业方式,电源插座分别布置在纵二路和纵四路两侧,纵二路、纵四路开设电缆槽,埋管敷设动力电缆,两侧布置电源插座箱。根据供电工程改造方案,港区内需新增3座专用变电所。
2.关键技术及创新
(1)供电电压选取
RTG 油改电 改工程中,改变了以往460V的常规电压等级,采用供电电压为690V,电压的升高导致电缆规格的减少,减少改造投资,同时因为ERTG随机电缆规格的减少,可以相应增加了电缆的长度,保证了设备作业的范围;通过计算分析,得出电缆长度不应该超过300米,以保证电压降 5%的要求。
(2)动态的无功补偿系统
在变电所低压母线上采取集中补偿的办法,投切开关为可控硅(晶闸管)模块,快速的投切在20ms以内,无需电容器放电等待时间即可重复响应,采用任意编码方式,要求投切精度 5%;实现了在最小电流投切,最大状态满足并且保证平衡补偿和不平衡补偿一体;可以达到功率因数0.90及以上,可达4组滤波通道进行治理,谐波治理达到国家要求规范。
(3)码头插座箱
研制了适合码头快速插拔的插座箱,生产出了中国第一套690V电源插座、插头,插座的插孔采用双螺旋涨紧技术,已经申请了国家专利;单联插座箱、双联插座箱、四联插座箱均得到了国家3C认证,其中四联插座箱为国内外首台,该系列插座箱同时具备机械、电气连锁,增加插座箱散热系统,设置了安全警示指示灯。
(4)电缆卷盘房平台抖动问题处理
针对电缆卷盘房平台抖动问题,利用富士PLC指令模块,将ERTG大车对电缆卷盘不必要的瞬时加减速变化率进行过滤,有效屏蔽电缆力矩在短时间内突加或突减的变化,达到平滑力矩曲线的目的,较好地改善了电缆卷盘房的抖动,解决了平台的共振问题,也保护了电缆,降低了电缆卷盘部位的故障发生率,提高了整机安全性和作业效率。
(5)灵活的转向系统
采用灵活的轴承系统,保证了电缆设备在180 范围内自由运行,利用设备的PLC控制系统,安全实现了设备通过插座箱而非人工的转向功能。
三、RTG油改电技术成效
1.有效节约能源
改造后的ERTG与RTG相比,单位标箱能耗指标显著降低,根据太仓港 油改电 工程测算,改造前RTG每标箱耗油量为2.1L(折合标准煤2.63KG),而ERTG每标箱耗电量为3.1KWH(折合标准煤1.25KG),标准煤节能率达52.5%,大大节约了有限的不可再生能源。
2.减少污染排放
ERTG仅在设备转场时用柴油发电机组,其余时间都使用市电,减少了废气排放,减少了环境污染。经测算,按照每年100万标箱的作业能力,每标箱耗油2.1L计算,CO、HC、NOx、PM等污染物排放量减少约90%,二氧化碳排放量减少约57%。
3.降低运营成本
仍以太仓港二期工程为例,按每公升柴油为4.87元(2008年平均单价),则RTG每标箱成本为11.201元/TEU;按每度电0.748元计算,则改造后的ERTG每标箱成本为2.32元/TEU;改造后,每标箱实际成本节约7.91元,成本下降幅度达到77%。如按每年100万标箱吞吐量计算,全年共可节省运营成本791万元。
4.改善操作环境
市电电网较柴油发电机组更稳定,电压波动小,运行故障较低,使得ERTG操作性得到提高。改造后的RTG在作业中噪音和振动较小,大大改善了操作和堆场人员的工作环境,提高了工作舒适度,使作业环境更加人性化。
5.提高作业效率
市电驱动的设备与柴油发电机组驱动的设备相比,在启动、关闭等环节上,操作程序更加简化,不易产生误操作,减轻了操作人员的劳动强度。同时,在作业过程中,电动设备的操控在平稳度和灵敏度上均有提高,使得操作更便捷、准确,有利于提高设备的作业效率。