港口柴油发电机组的选型及设计
作为在港口使用的机械设备，发电机组的柴油机无特殊要求，一般而言，现在采用市场主流的进口主柴油发动机，工业型、水冷式、带式驱动闭路散热（散热器要求经过耐盐雾处理）、四冲程、电子控制直喷式、涡轮增压的柴油发动机为主，并具有数字调速装置。一般情况下，港口倾向于选用康明斯发电机组品牌为主。作为常用发电机组运作，这些品牌的发电机组可以可靠的长期运行，减少了港口因为检修维护带来的时间损失。
一、港口起重设备概述
港口的货物搬运、集装箱吊装等操作都会广泛应用到各类的港口起重机械，常见的港口起重机包括：门座式起重机、固定式起重机、船用起重机/浮式起重机等，具有传动平稳，效率高，操作方便和故障率低的特点。
目前，应用港口柴油发电机的码头起重设备有两种：分别为集装箱龙门起重机（简称轮胎吊）和岸边集装箱起重机（简称岸桥）。
1．岸边集装箱起重机
岸边集装箱起重机是集装箱船与码头前沿之间装卸集装箱的主要设备。岸边集装箱起重机的侧面，形状像一个悬臂梁，因为它服务的对象是运输集装箱的船舶。个别码头还利用岸桥的大跨距和大后伸距直接进行堆场作业。
岸边集装箱起重机由小车行走机构＋起升机构＋大车行走机构＋俯仰机构组成，进行装卸船作业。
结构特点：桥架伸出码头外面的部分可以俯仰，以便船舶靠离码头。对高速型岸边起重机吊具还需要装配减速装置。
驱动和供电方式：一般多采用直流电动机调速系统，各机构采用直流电动机驱动。供电方式有三种，交流电动机-直流发电机方式，晶闸管整流方式，柴油机-直流发电机供电方式。
岸桥的装卸能力和速度直接决定码头作业的生产率，因此岸桥是港口集装箱装卸的主力设备。岸桥伴随着集装箱运输船舶大型化的蓬勃发展和技术进步而在不断更新换代，科技含量越来越高，正朝着大型化、高速化、自动化和智能化，以及高可靠性、长寿命、低能耗、环保型方向发展。
2．轮胎式集装箱龙门起重机
集装箱龙门起重机指专门用于集装箱堆场进行堆码和装卸作业的吊装设备，有轮胎式和轨道式两种。由于具有机动灵活、可转场作业、便于分期分批购置、初始投资少等优点，成为众多集装箱码头选择的对象，我国大陆的绝大多数集装箱码头都是以轮胎式龙门起重机rtg作业为主。
rtg是目前世界上应用最广泛的集装箱码头堆场装卸设备，在用及订单上的数量均占场桥总量的85％左右。
轮胎式门式起重机是70年代以来逐渐发展起来的一种堆场装卸设备，它既有通常的轨道式门式起重机的大堆场、高作业效率的性能，又具备一般轮胎式流动机械的机动性，可以大范围灵活调动，有空间利用率高、生产效率高和全堆场机动的特点。
可采用柴油发电机组或电缆卷筒供电方式，电气系统采用交流变频驱动，具有调速性能良好，保护功能完善等优点。控制系统目前较多采用的是plc加控制器的组合控制方式。
集装箱式柴油发电机组动力房
二、轮胎式集装箱龙门起重机动力房
轮胎式集装箱龙门起重发电机组成是由前后两个门框和横梁组成门架，橡胶充气轮胎组成行走机构，小车沿门框上横梁来回行走，进行堆码作业或装卸底盘车集装箱货物。多采用柴油发电机或者市电直接驱动；柴油发电机组安装在鞍梁上，可方便地为起吊设备提供动力驱动保障。市电一般采取两侧安装固定的电缆架，如图1所示。
轮胎吊主要由4部分组成：起升机构、小车机构、大车机构和动力装置，另外还有吊具系统。
岸边集装箱起重机将集装箱从船上卸至码头前沿挂车上，拖至堆场后，由轨道式集装箱龙门起重机进行装卸堆码作业，或者相反。
为适应岸边集装箱起重机生产率的要求，一般采用一个泊位两台岸边机＋三台轨道机，其中两台供前方船舶装卸作业，一台供后方进箱和提箱用。
起重机安放在码头后沿的集装箱堆场，可纵、横和自回转行走，并用于作业20＇gp、40＇hq等国际标准集装箱，额定起重量为40.5t（吊具下）。该集装箱龙门起重机支承在8只充气橡胶轮胎上，以柴油发动机驱动的发电机为动力。起重机装有一个横向运行于龙门架上部轨道的起重小车，能在起重机支腿间灵活地进行集装箱货物的装卸作业。
图1 轮胎式集装箱龙门起重机结构简图
1．功率的选择
（1）主用发电机组
在发电机组功率的选择上，作为主用动力，可同时满足大车、小车和起升装置的使用要求。集装箱轮胎吊通常采用200～500kw柴油发电机组供电。
轮胎吊电控系统主要由以下几个部分组成：
起升驱动器为起升电动机提供连续变化的电压和频率。根据负载的不同，起升最大速度在20m/s和45m/s之间连续变化。起升电动机额定功率为连续工作制，440v、170kw、4极电动机。此驱动器为起升电动机和一个大车共用。
小车驱动器分别驱动一个小车电动机。小车电动机为连续工作制，440v、15kw、4极电机。小车速度不管负载多少，速度最大到70m/min。
大车根据负载的不同，速度在25m/min和120m/min间变化。大车由两个连续工作制，440v、45kw电动机驱动。柴油机侧大车电动机由独立的一个驱动器提供连续变化的电压频率来驱动。电气房侧大车电动机和起升电动机共用一个驱动器。通过两个接触器选择大车或起升输出。
依据以上功率要求，需要根据起重机的起升重量，大车的速度来决定配置发电机组功率的大小。设计院会在根据轮胎吊的吨位要求，运行速度等进行匹配计算，使发电机组的功率使用尽可能的最大化。此处不具体列出相关计算，根据经验，常用发电机组一般选择400kw左右。
（2）备用发电机组
备用发电机组使用的目的是轮胎吊转场使用，根据大车功率的要求去计算，按照6倍的感性负载，一般选择100～250kw左右。即可满足转场使用的大车动力装置的使用要求。视设备的应用不同及rtg吨位情况而定。
（3）待机专用发电机组
由于轮胎吊生产系统要求司机必须随时查询、接收系统指令，因此只要有生产任务，无论作业与否，整个柴油发电机组都要处于运行状态。据统计每台轮胎吊平均每月运行400～600h，空载运行近200～300h，空载率高达50％以上，每月每台轮胎吊空载油耗近3000～4500l，既造成了大量能源消耗，又污染了环境。为使轮胎吊节油，可采取加装轮胎吊待机专用小型柴油发电机组的方法。
2．发电机组的选择
（1）柴油机的选型
主柴油机要求带有电子调速器，其调速性能保证在工作负载突加到额定值使柴油机的转速保持在运行速度的±0.3％以内。而在稳态时柴油机的运转速度保持在±0.5％以内。
不同计算方式得出的发电机系统容量不同，具体如下：
●按照供电系统稳定负荷计算，见式（1）：
sc1= pε/ ηεcosψ （1）
式中，pε 为总负荷，kw；
ηε 为所带负荷的综合效率，一般取0.82～0.88；
cosψ 为功率因数，一般取0.8。
●按尖峰电流计算，见式（2）：
sc2= kj（ s0+smax ）/ kg （2）
式中，kj为电动机功率下降的系数，一般取0.9～0.95；
s0为smax投入运行前已投入运行的负荷容量，kva；
smax为最大单台电动机或成组电动机的启动容量，kva；
kg 为发电机允许的短时过载系数，一般取1.4～1.6。
●按母线允许压降计算，见式（3）：
sc3= kj（ 1-δu）xd′ sst / δu （3）
式中，δu 为发电机母线允许电压降，一般取0.2；xd′为发电机瞬态电抗，一般取0.2；sstδ为导致发电机最大电压降的电动机的最大启动容量，kv·a。
（2）发电机的选型
在发电机的选择方面，港口一般的要求发电机具备以下参数：
●励磁方式：永磁同步；
●空载电压调整范围：95％～100％额定电压；
●电压稳态调整率：≤0.5％；
●电压瞬态调整率：≤±10％；
●电压恢复时间：≤1s；
●电压波动率：≤1％；
●绝缘等级：h级。
发电机在空载额定电压时，线电压的波形畸变率应不大于2％。
另外，发电机在额定工况条件下，能正常连续工作，发电机的防护等级为ip23，带空气滤网，不带网罩。以防止加装网罩带来的通风量不足。
由于是在海岸环境下使用，发电机同样需要考虑防潮湿及盐雾环境带来的损害，所以发电机也需要装有防冷凝加热器，工作电压为220v。同时，还要考虑为发电机组加装绕组温度继电器及温控盒，该装置为防止绕组过热报警装置，能够有效地防止滤网堵塞时造成通风不畅引起的过温。
当客户需要绕组温度显示时，还可以选配绕组rtd，绕组rtd默认为pt100传感器，还可以选择一款多功能仪表，方便参数读取，同时还可以装配轴承rtd。
发电机外壳同时需要防盐雾，一般要求漆膜厚度达到240μm。
发电机组的使用要求：主发电机发电机组的功率能在满载情况下，同时启动起升机构和小车机构，并在作业循环时间图表规
