关于岸边集装箱起重机节能降耗的探讨（2）
一、消除高次谐波，提高功率因数
港口大型装卸机械的电气传动先后采用了晶闸管苻抽苍黪整流直流调速设备和交流变频器调速装置，在显著提高装卸机械性能的同时，也带来了无功功率增大和谐波污染电网的问题。由于用电设备和电网之间存在大量的无功功率往复交换，造成线路和变压器损耗增加，占用了供配电设备和配电线路的容量；谐波污染影响电网供电质量，使驱动电机发热、损耗增加，发生过载，产生的附加扭矩加重了机械冲击，并干扰电子设备及控制系统，导致故障率增加。
传统的无功功率补偿和谐波治理多以接触器作为开关投切电容器和谐波滤波器来实现。在处理岸桥这种负载变化大、速度变化快、短时重负载的港口机械时存在很多固有缺陷，如机械触点动作速度慢、投切过程产生拉弧、电流涌流和操作过电压现象明显等现象。不能有效治理岸桥的无功功率补偿和高次谐波。
现在较为先进、有效的方法为动态无功补偿和动态谐波治理。
动态无功补偿通过实时跟踪电压、电流的相位差，采用可控硅控制分组投切电容器。动态谐波治理则通过控制器测量出负荷谐波电流，采用控制双向可控硅过零触发自动投切LC滤波器。由于都采用了可控硅来控制投切，因此在投切过程中无冲击,无涌流,无过渡过程。而且加入了控制器和分组电容，使得无功补偿和谐波过滤更精确。
以某港口两台变频驱动桥式抓斗卸船机动态无功补偿和谐波治理为例：针对该两台卸船机存在功率因数低和谐波污染严重的问题，在现场加装了动态无功补偿和动态谐波治理装置。为确保无功补偿效果，电容器组分5组投切，5组电容器组的容量按1：2：4：6：7的比例分布，总容量为1000kVA。实时跟踪电压、电流的相位差，通过控制器运算，采用可控硅无触点控制电容器的投切，响应时间小于20ms。同时LC滤波器滤除5、7、9、11…高次谐波。
改造后，设备运行稳定，提高了桥式抓斗卸船机运行可靠性。主要表现在以下方面：
1)谐波电流得到了有效的抑制，5次谐波电流由原来的30%降为3.3%；
2)桥式抓斗卸船机平均功率因数稳定在0.93以上；
3)经多次实测，在同样作业条件下，改造后设备运行的电能消耗比改造前降低5.88%（最小实测值）。
4)补偿后电压、电流波形趋于正弦化。电压畸变率由补偿前的15%下降到5%，满足国标要求；
5)稳定了电网电压，网压波动由补偿前的±15%下降到±5%；通过补偿、提高供配电质量，消除了系统误动作隐患。
6)视在功率减小34%，变压器输出电流大幅度减少，下降幅值最大为39%；
7)补偿后变压器视在功率降低，同时减小了变压器的涡流损耗，变压器温升下降了约25%；
8)改造后消除了作业时桥式抓斗卸船机的电梯经常停止等安全隐患，大大减少了对设备的周期性冲击，故障次数减少约1/3；
9)消除了主变压器的谐波啸叫，净化了港口供电电源。
从这个例子中我们可以看到无功补偿和谐波治理对变频控制系统的重要性。这虽然是一个卸船机的例子，但同样可以作为岸桥的一个借鉴。
二、精确的容量计算
这里所指的容量计算主要是指在岸桥采购初期对电机容量的确定。当前的岸桥都在往大型化、重型化、高速化发展。而伴随着这些发展，电机的容量越选越大、加减速时间越来越短，变压器容量越来越大。而这些都导致了能量消耗的急剧增大。
但实际上大于80％额定重量的集装箱比例小于5％。如果采用80％额定重量为起升电机选择点，而对大于80％额定重量的负荷则自动根据重量来选择加减速时间。
这样选择可具有以下优点：
1)可降低计算峰值11％
2)可为电机选型降低容量11～15％
3)电机效率提高1％，单箱用电成本降低0.5％
4)随着电机容量的降低，与其配套的变频器、主变压器容量都可降低，在这些设备上的待机损耗、工作损耗都可降低。
而加速时间延长导致的工作时间延长在平均1小时内增加不到30S的时间，几乎可以忽略不计。
上述只是起升电机的例子，在小车电机、俯仰电机的选择上，都可以考虑同样的问题。电机的功率减小，伴随着其配套设施容量的减小，特别是随着变压器容量的减小，其空载损耗、涡流损耗等都相应大幅度降低。
三、辅助用电的精确控制
辅助用电主要指冷却风机（包括变频器冷却风机和电机冷却风机等）、照明、空调等用电。现阶段岸桥对这些用电控制较为简单，一般变频器冷却电机和风扇冷却电机随着变频器和电机的动作就始终动作，通过关断延时来控制它的停止。空调则一般使用固定温控来控制它的关断。而风机、空调和照明所消耗的功率约占岸桥整体功率的19％。因此我们把降低这部分的消耗也作为岸桥节能降耗的一个重要方面。
对于变频器和电机等的冷却风机采用以设备实际温升为控制环对冷却风机实行变频控制。约可使单箱用电量降低3％。
在作业时应对投光灯进行监控，限制开启后大梁等非重要光源，不经常动大车时，可控制关闭门腿投光灯。设置光感限位，在自然光达到一定的亮度后，自动关闭投光灯。当长时间停止作业后，投光灯立刻进入节能状态。对空调的监控类似与投光灯，当停止作业后，可自动控制其关闭。
以上五方面是我们认为岸桥进行节能降耗的几个方向，有些还处于设想阶段，如反馈电的使用，但岸桥节能如能从以上五方面着手，必能使岸桥的节能降耗取得大的成效。