推动产品科技创新 建设环保节能港口

发布时间:2016-05-16 分享:

上海振华重工(集团)股份有限公司(ZPMC)(以下简称振华重工),是重型装备制造行业的知名企业,主要产品为港口机械、海工产品和大型钢结构。振华重工自主开发的“新一代港口集装箱起重机关键技术研发应用”,曾获的2005年国家科技进步一等奖,集装箱起重机业务占世界市场份额的75%以上,产品出口76个国家和地区。

近年来,振华重工在科技创新驱动节能减排的思想指导下,坚持弘扬“勇于创新,领先世界”的企业精神,结合行业特点和企业实际,加大节能减排的科技投入和技术攻关力度,形成了一批拥有自主知识产权的核心技术,港机产品在节能减排重点领域的技术研发、技术改造、技术推广上取得了一定的成绩。轮胎式集装箱龙门起重机的技术研发是其中典型代表。

港口集装箱堆场常用的起重机设备包括轨道式龙门集装箱起重机(简称龙门吊)和轮胎式龙门集装箱起重机(简称轮胎吊),各有优缺点,前者使用市电供电,节能且无污染,货物下降的位能可以反馈回市电电网,可靠性高,维修保养工作量小、易于实现自动化操作等。缺点是位置固定,不能由一个集装箱箱区转移到另一个箱区作业。轮胎吊虽然可以实现随意转场,但使用的是柴油发电机组为动力源。一个集装箱港口岸桥一般需要5个左右轮胎吊配合作业,这样算来,一个中等规模的集装箱堆场,轮胎吊就有几十台乃至上百台,这都是高燃油高耗能设备,对码头环境造成了严重污染。此外,柴油发电机组维护成本高,还需要建立较大的维修站维护和修理这些机组。

针对轮胎吊的高耗能和污染问题,振华重工对传统轮胎吊进行升级改造,提出了在轮胎吊上接通市电供电、采用电容储能和锂电池供电等三种不同方式,使其既能节约能源,较少污染物排放,降低成本,又能实现轮胎吊的灵活转场,取得了较好的效果。

一、采用市电供电为动力,节能环保新革命。

采用市电供电为动力的技术创新中,振华重工在传统轮胎吊上设置市电供电装置,由电缆卷盘、卷盘控制系统、导缆架、供电电缆、电缆插头、地面接线箱等各部件组成。同时,用100千瓦左右的小功率柴油发电机组代替原有的约400千瓦的大功率机载柴油发电机组,但仅在转场时使用。

当轮胎吊沿堆场跑道行走时,动力系统由市电供电,电缆卷盘的控制系统根据轮胎吊行走时供电电缆上的张力,通过变频控制来调节电缆卷盘的收放速度,使之与轮胎吊的行走速度相匹配,最大程度的保证了供电电缆的安全。

当轮胎吊须进行转场作业时,系统立即关闭地面接线箱内的安全开关,切断与市电电网的连接,此时轮胎吊采用新配置的100千瓦功率的柴油机供电模式,即可实现与传统轮胎吊一样进行90度转向和转向后转场行走,当转场至目的地的堆场跑道后,轮胎吊重新连接到所在堆场跑道的市电接线箱,重新使用市电供电模式进行作业。

采用市电供电的轮胎吊维修保养间隔较常规柴油机组长,既减少了码头常规保养维护的费用,又能有效降低轮胎吊能耗成本,电力驱动的轮胎吊在作业中可以基本消除柴油机尾气排放和噪音污染,同时,轮胎吊还设置了能量反馈系统,将吊重集装箱下降时的位能及制动再生能量转化为电能反馈回市电电网,实现绿色节能环保的目的。

实践证明,改用市电的轮胎吊具有明显的环保节能效果。根据统计,目前每TEU(标箱)的能耗情况为:常规轮胎吊(堆5过6,起重量40吨)需消耗1~2升柴油,采用市电供电的轮胎吊每小时仅需消耗1.5~2千瓦电能,以当前的柴油价格、市电价格计算,采用市电供电的轮胎吊可将每TEU作业的能耗成本下降70%。若增加电能反馈系统,吊重下降位能可反馈电量可达总耗电量的20%以上,进一步节省能耗。如反馈电量能被完全利用,则整机单位能耗成本可减少近80%。

 

这种采用市电供电的轮胎吊作为振华重工世界首创的自主研发的新技术,它一出现就引起集装箱码头业界的广泛关注和好评,该关键技术已获得国家实用新型专利授权(专利号200620045069.7)。它的出现为集装箱码头用户应对当前市场高位油价局面提供了一种经济高效的解决方案。经过在深圳和上海外高桥码头近几年来的运行,市电供电的轮胎吊体现出了其既大幅节能降耗又可灵活机动转场的众多优势,正受到全世界集装箱码头用户的欢迎。截至目前,振华重工已向国内外市场提供了超过500台该类型产品。
二、运用其他供电措施,保证节能减排实效。
振华重工也注意到,采用市电供电驱动轮胎吊作业对码头提出了一定要求,码头供电容量必须充足,有保证。对于供电容量不足的码头,振华重工通过加装超级电容储能和应用锂电池为动力等技术手段,改进轮胎吊动力装置,适应码头供电条件,达到节能减排的目的。
一是加装超级电容储能,减少污染排放。振华重工通过多年的努力,研制出了世界首创的另一种环保节能型轮胎吊,即采用加装超级电容作为储能元件的轮胎吊,利用其大电流、快速充放电的特性,对柴油发电机组和超级电容的容量进行匹配优化,再利用独创的充放电电路和监控电路,使轮胎吊能有效重复利用再生能量,成功达到了轮胎吊环保节能要求。
测试结果显示,在使用超级电容后,柴油机排放的可视颗粒物浓度减少了58%,排放烟气黑度从以前的2级降到0级,基本消除了传统轮胎吊柴油机排放黑烟对环境的污染,并且,可节约30%燃油,突加载荷时柴油机的噪音也降低了4-5分贝,提高了柴油机工作的平稳性,延长了机器的使用
寿命,使集装箱起重机技术、经济、节能环保性能得到了全面升级,为受限于码头电力装机容量小和希望完全保持轮胎吊灵活操作习惯的用户,提供了一种有效的节能环保手段。
二是应用锂电池动力,告别柴油机时代。振华重工通过应用锂电池动力驱动轮胎吊运行,成功自主研发了以高效节油率和独特灵活性为优点的新型油电混合节能型轮胎吊,这种轮胎吊告别了大型柴油机的时代,顺应国家大力倡导的建设绿色低碳环保型社会的要求。
这种油电混合节能型轮胎吊系统主要由高功率锂电池模块组、小功率柴油机组、智能电池管理系统、逆变辅助供电装置组成。这种新型节能轮胎吊具有高储存能量密度、高功率承受力、高低温适应性强、使用寿命长、重量轻等优点,常规运行状态下,小柴油机组不工作,直接由锂电池组驱动轮胎吊。当电池电量降低至一定范围,通过智能电池管理系统,控制小柴油机启停,给电池适当电量补偿。起升下降环节所产生的电能都将回馈锂电池组,重新循环利用,起到了良好的节能降耗效果。
实践结果显示,这一系统的成功是振华重工节能减排的重大突破,在相同工况轮胎吊上使用该系统比传统柴油机组省油50%以上,也大幅度降低了发动机组噪音和污染物排放,更为重要的是,循环利用轮胎吊工作过程中产生的电能这一循环利用能源的概念得到了实际应用。2011年6月,振华重工与上海外高桥五期码头正式签订了1台轮胎吊锂电池动力系统改造项目合同,这标志着锂电池动力系统已开始实际应用。
通过不断技术创新,建设节能环保港口,是振华重工全体员工的不懈追求,也是一项常抓不懈的工作。振华重工将继续积极研发高效节能产品,坚持实施这一项利国、利民、利企的多赢举措,用实际行动承担更多企业社会责任。

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