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中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i n
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油发电机组进行改造设计，减少燃烧消耗的同时，提高现场作业安全性与高效性，节省更多人工成本与时间成本。以专业技术作为支持，实现大车纠偏与定位，同时对集卡定位以及防砸功能进行了方案研究，以及通过硬件选型与系统设计，争取更大地满足码头吊装作业要求。1 传统码头轮胎吊改造必要性
在持续发展理念下，国家对新能源的开发利用率在逐年的增大，并且对工业化生产的节能减排要求也日益严格，传统码头作为重点改革单位，必须在原有基础上做出相应的改造升级，在保证生产效率的同时，降低运行能耗，以提升码头运行的经济性。传统码头轮胎吊柴油机能耗大，综合利用率比较低，并且使用和维护的成本高。同时，重物下降与机构减速所产生的能量，会通过机上的制动电阻消耗掉，无法进行有效
的利用，实际生产中造成了较大的能源浪费。对其进行改造升级已经势在必行，不仅可以节能减排，还可以降低成本，获取更大经济效益。当前，自动化技术在各个行业都有大范围推广应用，大大提升了自动化水平，对于传统码头轮胎吊的改造，不仅要注意改造水平，同时，还要注重结合自动化技术，实现自动化升级，提升码头运行的自动化水平，符合当前自动化发展需求，实现码头的自动化升级改造。2 码头轮胎吊油改电系统设计2.1 油改电意义
轮胎吊是集装箱堆场常见的装卸设备，在码头作业中应用十分广泛，不仅现场转场作业灵活性高、覆盖面广，而且前期投资比较少，一直都备受青睐。但是，从节能降耗的方面分析，传统轮胎吊的能源消耗问题是目前亟需解决的问题之一，对于能源的消耗非常大，而且柴油机的运行及维护都需要耗费成本。轮胎油改电主要有三种方式：第一是电缆卷盘，此种方式适用于台数小的码头，能够单个进行改造，但这样需要增加卷盘与电缆，导致整个改造所需要的成本比较高。而且电缆与地面有摩擦，维护起来又提高了成本。第二是高架划触线，此种方式能够自由转场，而且成本适中，对大型码头的改造适应性强。第三是低架滑触线，此种方式对于转场有较高的要求，还需要柴油机的配合，但成本比较适中。不同改造方案所存在的优缺点不同，在实际操作中，需要进行综合比对后确定最佳改造方案。2.2 改造方案设计
（1）用油成本。综合实践经验，初步设定加满一个油箱所需要的柴油为1000L，一台轮胎吊作业量设定为400标箱，则每吊一箱所对应的用油成本大概在2.5L 左右。柴油单价为6元，则每吊一箱的成本为15
元。
（2）用电成本。对轮胎吊进行油改电设计，计算相应
传统码头轮胎吊改造和自动化升级探讨
蔡超
（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）
摘要：为适应经济发展形式，传统码头轮胎吊的改造与升级已经势在必行，不仅可以进一步地解放劳动力，解决目前码头人力资源匮乏的困境，同时，可以提高作业效率，获得更多经济效益。
关键词：码头；轮胎吊；技术改造；自动化升级
中图分类号：U653.921 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）05（上）-0129-02
的用电成本，确定有额定功率200kW 的起升电机1台，额定功率为37kW 的小车电机2台，以及额定功率为11kW 的大车电机4台，另外还有1台辅助用电（照明、空调等）额定功率为50kW。由此可以计算确定每台轮胎吊的装机容量：
P=200+37×2+11×4+50=368kW
起升机构额定电流393A，单机构额定电流为IN 1=393A；小车机构共有2台，额定电流为37A，单机构额定电流为IN 2=76A×2=152A；大车机构共4台，单机构额定电流为IN3=26A×4=104A。大车与起升公用变频器的用电量可按照实际负荷来计算，并且因为起升与大车共用变频器，起升额定电流＞大车额定电流，因此，电流需要取更大值。额定工作电流计算：
Iw=IN1+K1+IN2
其中，Iw 表示额定工作电流；K1为综合系数，取值0.7。
Iw=393+0.7×152=393+106A=500A
为更准确地计算用电量，设定每小时轮胎吊有1/3的时间在运行小车与大车，其余2/3时间为起升与下降作业，其中吊具对准箱子、开锁闭锁以及等待的时间忽略不计。起升下降一个轮回所需要的时间设定为1min，这样每个小时中便会有40个起升下降来回。
P=1.732×U×I×COSφ
其中，P 表示功率；COSφ表示功率因数，取值0.9。然后，便可以计算理想状态下的实际消耗功率：P=1.732×380×500×0.9/1000=296kW
用电度数的确定，1千瓦时=1度，即1kW 电器连续工作1h 所消耗的电量为1度。根据上述计算可确定轮胎吊每小时的用电量为396度。按照设定的每个小时内存在40个起升来回，代表的便是每小时可装40个标箱，计算每个箱子的用电量=396/40=7.4度电。工业用电价格按照0.8元/度电计算，则每吊一个标箱对应的用电成本便是5.92元。另外，码头实际吊运作业与理想作业存在偏差，产生更多电量消耗，此消耗系数按照1.3计算，则实际作业状态下每吊装一个标箱的用电成本便是7.7元。按照码头共存在10台轮胎吊计算，则每周可完成的吊装标箱总量为400，在油改电的情况下，每年可节省的电费成本为：
节约成本=（单台柴油机吊装成本-单带油改电吊装成本）×400×10×一年周数=151.84万元
结合市场改造的实际情况来分析，每台传统码头轮胎吊改造成本大概在50万元左右，本次案例中的码头共有10台，则改造费用为500万元，油改电后每年可达到的节约电费为151.84万元，相比在改造后的3年左右便可以收支平衡，
由此可以确定对传统轮胎吊进行油改电更利于码头的长远发
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研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用
中国设备工程 2021.05 (上)
美国的页岩油开发多采用水平井及多段压裂方式，其中旋转导向钻井系统负责井眼轨迹控制，我国现阶段页岩油开发水平仍稍逊于美国等发达国家。在深层页岩油水平井的井眼轨迹优化与控制中，静态推靠式闭环旋转导向钻井系统有着出表现，本文研究主要围绕该旋转导向系统展开。1 旋转导向系统与研究模型1.1 旋转导向系统
静态推靠式闭环旋转导向钻井系统Auto Track 由OnTrack 和导向头组成，导向头可细分为驱动轴、液压驱动翼肋、非旋转套筒，导向头负责提供钻头井斜、导向功能，OnTrack 负责提供方位角、井斜角、环空当量密度、方位伽马、电磁波电阻率及工作时的仪器振动参数。驱动轴在钻进时传递钻柱的动力给钻头，破岩过程可随之完成，三个液压驱动翼肋安装于非旋转套筒上，可通过对伸缩量的自动调整实现力的合成矢量形成，即弯壳马达（导向头）重初探旋转导向系统在深层页岩油水平井的应用
刘宗堂
（中国石油集团渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司，天津 300280）
摘要：作为非常规油气资源开发的重要领域，近年来，页岩油开发的受关注程度不断攀升，用于页岩油
勘探和开发的水平井也开始受到广泛关注。基于此，本文将简单介绍旋转导向系统，并围绕该系统在深层页岩油水平井中的井眼轨迹控制开展了深入探讨，研究证明旋转导向系统能够使井眼轨迹光滑并精准中靶。
关键词：旋转导向系统；深层页岩油水平井；井眼轨迹控制
中图分类号：TE243;TD83 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）05（上）-0130-02
力工具面。
定义三个液压驱动翼肋的一个为重合与三轴传感器Gz 轴的高边参考基准，通过对三个方向重力加速度分量的测量，即可明确相对于井眼高边的高边参考翼肋位置，重力工具面自然可随之获得。由于存在基于磁性工具面转换得到的φ120.6mm 导向头重力工具面，可基于磁性工具面转化得到重力工具面。如目标井斜和实时传输近钻头井斜不相符，在动态重力工具面支持下，导向头即可实现井眼轨迹的自动控制和调整。1.2 研究模型
地层倾角、界面和沿钻进方向钻头的直线距离、钻头到边界垂直距离的实时计算可在随钻方位伽马探测原理支持下实现，相较传统自然伽马，由此开展的井眼轨迹控制精准性更高。基于现场实际需要，在模型建立中需首先做出假设，将次要因素忽略，包括存在0.3m 的仪器探测深度，不考虑展，所获得的经济效益更高。3 码头轮胎吊自动化升级设计3.1 自动化作业要求
轮胎吊自动化控制系统的设计需要按照作业需求进行，分为装箱与卸箱两部分，前者即将堆场区的集装箱自动的运送到集卡或集装箱牵引车，后者即将集卡或集装箱牵引车上的集装箱自动运往堆场目标箱位置。对传统轮胎吊进行自动化升级设计，要求在实现自动化作业的同时不改变原有基本性能参数，包括额定荷载、额定起升速度以及起升高度等。自动化系统操作的偏差有着严格要求，即集装箱的堆放最大偏差应在5cm 以内。吊具平移范围为0～500mm，旋转范围为0°～10°。另外，吊具在起升过程中最大可以满足2倍过载作业，但是，过载时间应控制在2min 以内。并且，轮胎吊改造升级后，可以根据现场作业需求选择自动模式、远程手动模式以及维修模式，自动模式状态下吊具根据指令完成相应动作，自动完成装卸任务，全程无须人工作业；远程手动模式操作人员可通过对吊具的远程手动控制完成相应的动作。而维修模式则是以满足维护管理要求设定，不改变司机室操作模式，能够有效应对故障、检修等情况。3.2 自动化系统升级轮胎套筒
（1）机械设计。机械结构可选择新型八轴防摇系统，其中包括卷筒八个、伺服电机八台，对原有的起升机构进行替代。（2）电气控制。电气控制系统的设计，是将原有变频驱动系统更改为交流伺服控制系统，其中共包括伺服电机八台、伺服驱动器八台以及贝加莱控制器三部分。系统所应
用的是POWERLINK 总线通信方式，真正做到了实时通信。每台伺服驱动器都有一个对应的伺服电机，以确保能够满足平移、旋转等目标，并可以实现钢丝绳的分别工作。此外，吊具底部可以安装激光传感器，并通过八轴控制器来获得传感器动态信息，从而确保吊具和集装箱能够实现对齐化操作。如果操作
时出现传感器被遮挡的情况，就表示两者没有对齐。激光传感器安装在吊具上，八轴控制器安装在司机室内的电器柜位置，对传感器线缆长度有着较高要求，大多数情况下只能够支持一台控制器采集激光反馈数据，然后，再将数据传输给八轴控制器，统一进行调度。为改善此种情况，需要安装两个控制器，并且两者之间可通过以太网通信，确保均能能够有效收集激光反馈数据。（3）系统软件。系统软件的设计也是重要的一部分，包括搭建编程环境与编写功能性程序两部分。包括编写设备描述文件以及第三方伺服组态文件等。系统软件的设计，要求其能够与硬件相互配合作业，实现系统自动化操作要求。4 结语
传统码头轮胎吊的升级改造，是行业发展的必然要求，不仅可以降低柴油机运行能耗与维护成本，同时还可以通过自动化系统达到更高的作业效率，为企业的发展获取更大的经济效益。
参考文献：
[1]任超.传统集装箱码头轮胎式龙门起重机远程操控技术改造方案[J]. 集装箱化
,2016,27(10):20-22.
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