摘要：柴油机调速式节能，由PLC控制，能够自动调节柴油机转速，使柴油机在怠速转速时保障PLC、室内照明、空调机等正常工作，以此达到节油目的。使得燃油系统的经济性处于一个较高的水平。
关键词：场桥（RTG）节能减排 节约成本
一、前 言
传统RTG是以柴油发电机组为动力源的港口集装箱堆场装卸用起重机械，它机动转场能力强，但耗油严重、废气排放污染也大。而石油作为一种不可再生资源，随着其总量不断下降需求不断增加，其价格必然也不断攀升。现在，节能减排已不仅仅是一种理念，而是与码头的运行成本相密切联系，已越来越得到制造商、使用商的重视。在集装箱起重机械的制造商和使用者群策群力，不断实践着各种节能方案的同时，本文将重点介绍一种实践后，比较有效的节能减排改造方式——发动机调速式节能。
二、原理介绍
柴油机运行在一个确定输出功率条件下，其油耗量和转速有关,且成正比。原有场桥（RTG）系统无论在何种工况, 柴油机总是在最高转速下运行, 即总是在较高油耗状态。尤其在 RTG 待机时, 只是为了柴油机维持额定转速的油耗，使得系统的燃油经济性处于一个极低的水平。由于柴油机运行时的油耗量和发电机的输出功率有关的，而发电机的输出功率正比于其电压和电流的乘积，电压又和转速成正比。因此在一定的重载或待机情况下保持输出电流低于发电机额定电流,同时输出电压在低于额定电压的情况下进行调节,使柴油机的转速也可以在一定范围内低于额定转速, 从而降低油耗，并减少了发动机排放,降低其噪音。
三、节能工况介绍
目前经检测，单台RTG每小时最多作业48箱。但是在实际中，一些大港、作业繁忙的码头，平均每小时做10～13、14箱，更多的时间是花费在等待中，作业不繁忙的港口情况更甚。由于柴油机的油耗跟它的转速基本成正比例，在等待过程中，仍使发动机全速运转，以维持1800 rpm, 60Hz, 3 相480Vac的输出，供传动系统(变频器)和辅助控制系统(PLC、CMS、照明、液压等)的应用。导致大量不必要的油耗，经计算此部分的能耗约在整体能耗的30%左右。
四、节能方案介绍
本方案主要包含这样几部分：
1. 按照PLC控制的功率要求对柴油发电机组进行调速；
2. 增设一个整流单元，输出直流母线电压位置在680VDC,保障变频器工作；
3. 同时为了辅助电路供电的需要,还增加一个辅助逆变器。将直流母线 680VDC 电压,逆变为恒定的3相480VAC的输出, 供辅助变压器(照明变压器)使用。由于该变频单元输出波形含有高频调制波,所以在其与辅助变压器之间,接入了一个正弦波滤波器,使辅助变压器的一次侧输入波形接近接近正弦波,从而使整个控制/辅助系统正常工作。
改造部分示意图
辅助负载供电部分示意图
可调速柴油机和驱动单元模块
可调速柴油机的控制架构
直流整流器说明
五、改造需实施内容
为了实现发动机调速功能,主要需要以下改造工作:
★ ?增加一个新电气房,容纳直流源 DC Source, 辅助逆变器,进线电抗器,正弦波滤波器，24Vdc-220Vac小逆变器,其输出到直流源和辅助逆变器,作为其控制电源。新电气房坐落与老电气房上方平台。
★ ?增加一个柴油机调速柜,容纳PLC 远程机架,其上安装有电源模块、光纤通讯模块、开关量输出模块、调速板、电池24Vdc 断路器/接触器回路, 供给新电气房的24Vdc-220Vac 小逆变器。柴油机调速柜安装于柴油机侧, 在原有柴油机控制柜的上方。
★? 调换发电机的自动电压调节板 AVR,原有 AVR 型号为 MX321型，不适用于调速使用,替换为 MX342 型。
★? 在发电机的非传动侧,励磁机内侧,安装发电机轴接地刷。将发电机的轴电压通过接地刷泄放到地,以保护发电机的轴承。
★ ?原有老系统有部分接线更改,包括功率电缆和控制回路接线等。
★ ?RTG 的机械结构也做了相应改造,如机械加固,拆除上平台的斜梯,改为平台步道,增加直梯―延长原直梯到平台步道入口处,并配安全护笼等。
六、节能效果
为保障测试数据的准确，发动机的进油管和溢流回油管接到同一量筒内，并分别记录起始、中止时量筒内柴油刻度，其差值为柴油发动机耗油量。
七、结束语
通过以上数据可以明显看出发动机调速式节能改造，将有效减少发动机的油耗，使得燃油系统的经济性处于一个较高的水平。并且由于其改造价格较低，回收成本周期较短，并且有效保持了场桥的机动性，适合与大部分码头使用。
