摘要：文章从主要配置、应用要求两个角度入手，对全锂电池轮胎式龙门起重机的技术条件进行了概述；分动力、充电、管理三个部分，分析了全锂电池轮胎式龙门起重机的技术系统结构设计思路；围绕经济效益与社会效益两个方面，研究了全锂电池轮胎式龙门起重机的技术应用效益。
关键词：锂电池；起重机；码头施工
引言：近年来，在全社会号召节能减排、绿色生产的时代背景下，国内集装箱码头企业纷纷开展了“油改电”的改革项目，使得全锂电池轮胎式龙门起重机越来越多地出现在施工实践当中。
1 全锂电池轮胎式龙门起重机的技术条件概况
1.1全锂电池轮胎式龙门起重机的主要配置
全锂电池轮胎式龙门起重机的运行动力主要来自电机设备，具体有起升电机、小车电机、大车电机、转场电机、吊具电机等。其中，起升电机的额定功率是210kW，小车电机的额定功率是30kW，大车电机的额定功率是45kW，转场电机的额定功率是15kW，吊具电机的额定功率是7.5kW。在起重机的投用过程中，各电机均采用交流电源进行供电，供电电压是380V。
1.2全锂电池轮胎式龙门起重机的应用要求
为了保证全锂电池轮胎式龙门起重机的功能稳定，满足码头施工的应用要求，应落实以下技术配置：
（1）采用双模式供电的起重机运行方式。当市政供给的工频交流电接通时，全锂电池轮胎式龙门起重机的锂电池供电机制可自动断开，并对内置电池进行充电；当市政供电切断或停止供应时，全锂电池轮胎式龙门起重机的锂电池供电机制可同步启动，以确保起重机享受到持续无中断的电能支持[1]。
（2）若锂电池充满后充电行为仍在发生，将会对锂电池的性能质量产生严重影响，如过热老化、电能外流等。因此，应在锂电池系统中设置出传感检测即报警单元，以实现锂电池电压、电阻等参数的实时监控，并在趋近或超过限值时提醒相关技术人员；
（3）在全锂电池轮胎式龙门起重机的司机操作室中，应配备有指示灯、显示器等信息提示工具，以及一键控制按钮。这样一来，当锂电池系统、起重机设备发生故障问题时，处在操作室内的技术人员可做到及时发现、及时处理，将故障影响控制在较小范围内。
（4）应对全锂电池轮胎式龙门起重机的工况参数进行科学设置，在双班次作业、单次作业12h的应用背景下，应保证起重机每小时可吊装至少15个标准集装箱，以符合码头运营的施工预期。
2 全锂电池轮胎式龙门起重机的技术系统结构
全锂电池轮胎式龙门起重机的技术系统主要包含锂电池动力系统、锂电池管理系统以及锂电池充电系统三个部分。其中，锂电池充电系统主要采用交直流转换的供电模式，以恒压恒频逆变器为设备基础实现稳定充电。具体来讲，技术系统中个结构部分的设计思路如下：
2.1锂电池动力系统的设计
锂电池系统的能源结构由112的标准锂电池箱构成，采用每28个电池箱为一组的4组并联方式，共同作用于全锂电池轮胎式龙门起重机的动力支持。锂电池系统整体的电能容量为400A，最大负荷值为95％，最低负荷值为25％。在市政供电条件下，当锂电池系统的内容电量达到95％时，应自动中断充电行为；当锂电池系统的内容电量低于25％时，则应对操作室的技术人员发出低电量预警，提示其及时进行电池充电或电源切换，以免起重机发生运行事故。锂电池系统的直流电压在534V至656V之间。单个标准锂电池箱的电能容量为9A，额定电压为3.55V，在锂电池动力系统中多以电池组、电池堆的复合结构形式出现。
为了提高全锂电池轮胎式龙门起重机的安装与维护便捷性，采用相对独立的模块化形式进行锂电池组、锂电池堆的安装，当单个电池箱发生损坏时，可及时进行拆卸更换，以此保证锂电池动力系统整体结构的容量与负荷稳定。
通常情况下，全锂电池轮胎式龙门起重机在码头施工中的标准效率为每小时15个集装箱，每个集装箱的吊装施工耗电量约为1kW·h。基于此，在锂电池动力系统的内容电量达到396A、直流电压达到568V时，即可满足码头施工的持续性设备应用需求。同时，在最大电流200A的市政供电条件下，整体锂电池组充满电量仅需1.5h。
2.2锂电池充电系统的设计
锂电池充电系统主要基于“涓流充电-恒流充电-恒压充电-终止充电”的流程，对全锂电池轮胎式龙门起重机的锂电池动力系统进行充电处理。其中，涓流充电环节主要作用于未完全放电的电池单元，以此实现电池的预充恢复。通常情况下，这一环节在25％以下电量时作用效果较强。当涓流充电达到25％这一低电量标准值时，系统即可提高充电的电流量级，进行较大量级的稳定性恒流充电。在这一环节中，电池的热量、电压会随着电池内电流量级的上升而上升，需要实施有效的散热处理。当恒流充电的电流将电压推至568V时，即可转换为恒压电流充电模式，以此保持锂电池动力系统的最佳性能。最后，在电池电量达到95％后，充电行为即可同步终止。在此环节中，不应为了绝对性的“充满电量”而再次实施涓流充电，一方面会导致锂电池的电流电压负荷接近阈值，对锂电池的使用寿命产生影响。另一方面，也会埋下一定的极板电镀反映风险，降低锂电池的稳定性。
2.3锂电池管理系统的设计
锂电池管理系统主要由微机控制单元、传感装置以及通信线路组成，通过采集、分析锂电池当前的工况信息，实施控制、调整、报警、投切等反馈行为。当感应到锂电池发生电流电压超限、局部过热等故障问题时，微机控制单元可借由通信线路将故障信息同步传输至起重机司机操作室的终端系统中，并根据预设的控制程序实施故障处理措施。在锂电池管理系统的设计中，主要应落实一下几点功能：
（1）应设计出监测功能。在电源、锂电池动力系统等区域中布设出温度、电压、电阻、电流等传感装置，并将传感装置与微机控制单元建立通信联结。其后，在微机控制单元中设置出合理的阈值数据，作为实时监测数据的比对基础。当通过传感装置监测到锂电池动力系统某项指标低于最低限或超出最高限时，即可触发报警、保护、控制等反馈功能[2]。
（2）应设计出报警保护功能。当锂电池动力系统出现欠压、过温、过压、过流、绝缘等异常故障时，微机控制单元可根据故障程度发出报警信息，并对锂电池实施出调整运行参数、整体停机、故障组退出运行等控制措施，以此保护锂电池动力系统处在安全、稳定的状态当中。
（3）应设计出通信功能，采用RS485或其他通信方式与操作室终端系统、远端控制中心建立通信联结，确保各类电池运行信息收发的通畅与高效。
3 全锂电池轮胎式龙门起重机的技术应用效益
从经济效益来看，传统柴油轮胎式龙门起重机吊装单个集装箱的耗油量均值为2.1L，以柴油价格6.2元/L计算，单个集装箱的设备应用成本为13.02元。全锂电池轮胎式龙门起重机吊装单个集装箱的耗电量均值为2.49kW·h（基础耗电量为1kW·h，转场、停机等额外耗电量约为1.49kW·h），以一般工商业电价约1.02元/kW·h计算，单个集装箱的设备应用成本为2.54元。显而易见，全锂电池轮胎式龙门起重机可显著降低码头施工的经济成本；
从社会效益来看，全锂电池轮胎式龙门起重机以电能为动力来源，不会产生传统柴油能源消耗下的含硫烟气、氮氧化物等污染物质，且不会发生噪音，可达到良好的环境保护效果。
结论：总而言之，将全锂电池轮胎式龙门起重机应用到码头施工的实践当中，既有助于提高集装箱吊装作业的经济性，显著单位工作量下的成本消耗，同时也有助于解决传统柴油设备的噪声、烟气等污染问题，因此具备良好的应用推广前景。
参考文献：
[1]孙玉福,张华妹,陶黎明.轮胎式集装箱龙门起重机参数及配置选择[J].港口装卸,2019(05):5-9.