1 引言
傳統輪胎式龍門起重機( 以下簡稱 ＲTG) 采用柴油發電機作為動力電源進行生產，存在著污染重、能耗大等缺點。為適應“綠色港口”發展要求，達到節能減排、科學發展，同時優化產業能源結構，降低企業經營成本，廈門國際貨柜碼頭有限公司進行ＲTG“油改電”項目改造。改造后使用市電的 ＲTG稱為電動輪胎式龍門起重機( 以下簡稱 EＲTG) ，具有可靠的聯鎖和安全保護功能、便捷的集電小車，能保證其安全生產作業。
2 集電低空滑觸線結構組成
綜合比較技術、安全性能及經濟等方面因素，結合本公司實際生產情況，采用低空滑觸線( 約 3 m高，電壓 690 V) 方案，其主要由鋼結構、滑觸線、喇叭口、自動集電小車等組成。滑觸線端部鋼結構見圖 1，頭尾兩端設置對位區和喇叭口，對 位 區 是EＲTG 集電小車進出滑觸線的地方。鋼結構分布于箱區側邊，有 T 型和 L 型之分，固定在地面上用于安裝固定滑觸線、喇叭口等，為箱區提供電源。鋼結構之間用 25 mm2的銅導線連接，在滑觸線兩側做接地線，接地電阻小于 3 Ω，起到安全防雷保護的作用。滑觸線為 4 根，三相動力線加1 根零線，單層分布形式，滑觸線通過懸吊架固定于鋼結構上。供電電纜連接滑觸線和地面柜，為滑觸線供電。喇叭口安裝于每條滑觸線鋼結構兩端，和滑觸線端部平滑聯接，便于集電小車電位器上的銅刷順暢進出滑觸線［1］。在 EＲTG 電氣房側和柴油機側底部各安裝 1 臺自動集電小車，通過其上面的銅刷與滑觸線接觸進行集電，為 EＲTG 提供市電。
3 滑觸線供電系統配置
堆場內共設置 3 個箱式變電站，負責全場滑觸線供電。以設在 Ｒ5 場的戶外露天工況堆場箱式變電站為例，介紹其電力配置。Ｒ5 箱變負責 H、M、Ｒ3 個堆場 24 個滑觸線箱區，12 條雙排滑觸線供電。每條滑觸線下配置 1 個供電柜，內安置 2 套送電電器，為滑觸處供電，額定電流為 800 A。箱變系統包
括 10 kV 負荷高壓開關柜、供電主變壓器、低壓開關柜、功率因素自動補償柜、防雷、接地保護、空調和除濕裝置等。一次電氣方案圖見圖 2。
Ｒ5 堆場箱式變電站變壓 器電壓初級為 10kVAC，次級為 690 VAC。H、M、Ｒ 堆場*多安排 10 臺EＲTG 作業，單臺作業時*高功率為 400 kVA，用電設
備的總額定容量 Pn∑= 4 000 kVA，取需用系數 KX =0．4，則變壓器額定容量 P= KxPn∑= 1 600 kVA。高壓開關柜型號為 KYN28A-12，主母線規格為
TMY-60×6，一次額定電壓 10 kV，控制電壓 AC220 V，高壓額定電流 In = 125 A，額定開斷電流 25 kA，動穩定電流 63 kA; 柜體外形尺寸為 800×1 500×2 300;接地母線規格為 TMY-40×4，接地電阻 2．7 Ω; 避雷器 3 個，型號為 HY5WS-17 /50; 斷路器手車型號為VD4 /Z-12 /630-25A; 微機保護裝置為 PMF-690A。Ｒ5 場箱變系統內設置 1 個總低壓開關柜，型號為 XJDW1-2000M/3P; 12 個低壓開關分柜，型號為XJDW1-2000M/3P，負責 24 個箱區內供電。具體參數設置見表 1。
公司供電站到箱變高壓電纜長度為 1 180 m，地下穿管連接。因高壓電纜安放在地下電纜溝內，選用聚 氯 乙 烯 護 套 電 力 鎧 裝 高壓電纜 ( YJV22-10
kV) ，它符合抗潮濕環境及電壓等級為 10 kV 的要求。為使供配電系統能安全、可靠、上等、經濟地運行，參照我國規定的經濟電流密度 Jec( A·mm－2
) 表，導線材料為銅線，年負荷利用小時數大于 5 000 h 時Jec 為 1． 75，經計算*終采用 YJV22-10 kV 3 × 70mm2的鎧裝高壓電纜［2］。
Ｒ5 場箱變低壓開關分柜到滑觸線供電柜的電纜長度為 150 m 以內，采用 2 條 YJV22-1KV-3×150mm2+1×70 mm2的電纜，各負責提供 1 個箱區滑觸線的供電。
4 ＲTG 電氣改造
增加 1 個高低壓電氣柜，進行市電和柴油發電機的電源轉換。增加 1 臺電力變壓器，額定容量為 450kVA，輸入電壓 690 VAC，輸出電壓與 ＲTG 原電壓相同。恢復聯動臺上柴油發動機遠程操作功能。增加兩側激光防撞、減速限位裝置。加裝 ＲTG 防撞滑觸線的 PLC 程序保護。增加柴油機房側、電氣房側集電小車電氣配置。增加集電小車 PLC 電氣控制。
5 集電小車
在 EＲTG 電氣房側和柴油機側底部各安裝 1 臺自動集電小車，其使用小功率空氣壓縮機作為動力，伸縮氣缸控制兩側臂機構伸縮，升降氣缸控制上下
滑動小車升降，鎖緊氣缸控制整個機構處于上鎖或解鎖 2 種狀態。小車上共安裝 8 個集電器，小車外側安裝有多個感應開關，用于檢測小車工作狀態。
小車整個工作過程由 SIEMENS PLC 控制。自動集電小車結構見圖 3。
EＲTG 海、陸側各安裝 1 個小型 SIEMENS PLC基站，專門控制集電小車工作，配合 EＲTG“油/電”電源切 換 工 作。EＲTG 機 上 主 PLC 與 集 電 小 車
PLC，通過小型繼電器以點對點的方式進行小車工作命令信號和工作狀態信號的交換。
以陸側集電小車進場為例，分析其自動工作過程。在進場前，集電小車處于機構鎖緊狀態，EＲTG大車慢速行進到滑觸線端部對位區，當安裝于機上的激光開關對到滑觸線反光膜時，大車自動停止。同時，司機室“對位區指示”燈亮，司機按下“小車伸縮”按鈕，集電小車開始自動工作。升降氣缸自動頂起集電小車，上升到位后鎖緊機構解鎖，伸縮氣缸收縮并帶動集電小車上的臂架伸出。當臂架伸出到位后，升降氣缸自動下降，集電小車進入引導軌。下降到位后，司機室“小車伸出”指示燈亮，集電小車自動工作完成。司機操作大車慢速前行，使集電小車由引導軌進入軌道，集電器碳刷由喇叭口進入滑觸線。繼續前行到換電區，大車自動停止，“換電區指示”燈亮，司機將“油龍/電龍”開關選擇在“電龍”位置，“電龍指示”燈亮，柴油機遠程熄火，完成由柴電轉換為市電供電，EＲTG 接著以市電為動力，進行正常吊箱作業。
6 結語
EＲTG“油改電”整體項目改造完成后，采用市電作業的 EＲTG 可完全消除二氧化硫、氮氧化物、懸浮粒子的排放及發動機的噪聲，減排效果明顯; 發動機故障大幅減少，發動機維修費用可節省 50% 左右，大大降低了維修成本。根據廈門國際貨柜碼頭有限公司每月生產數據統計，EＲTG“油改電”項目2017 年度累計節能 1 640．34 t 標準煤，節約成本 532萬余元。使用集電自動化控制系統的 EＲTG 可獲得較高的節能環保效應及經濟收益，適應“綠色港口”
的發展要求。
