RTG“油改電”自動(dòng)取電小車的改進(jìn)

朱永剛

（營(yíng)口集裝箱碼頭有限公司 遼寧營(yíng)口）

全國(guó)集裝箱碼頭公司在節(jié)能減排中對(duì)主要耗油設(shè)備輪胎吊（RTG）進(jìn)行了“油改電”的改造，碼頭采用的取電小車大多是鋼絲繩牽引的插拔式取電小車和自動(dòng)接駁駛?cè)胧饺‰娦≤嚕ㄗ詣?dòng)取電小車）兩種方式，營(yíng)口集裝箱碼頭有限公司采用的是康穩(wěn)移動(dòng)供電設(shè)備上海有限公司生產(chǎn)的自動(dòng)取電小車。自動(dòng)取電小車在安全方面優(yōu)于插拔式取電小車，但是由于是新產(chǎn)品，自2009年投入使用后，出現(xiàn)了一些故障，影響“油改電”的利用率。取電小車的完好率直接影響著“油改電”技術(shù)的利用率。

一、自動(dòng)取電小車的結(jié)構(gòu)及作用

自動(dòng)導(dǎo)入取電小車主要分為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)入機(jī)構(gòu)、取電機(jī)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由1臺(tái)空壓機(jī)、多個(gè)氣路控制電磁閥、1個(gè)伸縮氣缸、1個(gè)開閉鎖氣缸和1套四連桿伸縮機(jī)構(gòu)構(gòu)成；保證取電小車在駛?cè)?出過(guò)程中可靠地推靠在導(dǎo)入?yún)^(qū)擋板上，沿著固定的導(dǎo)入軌跡進(jìn)入喇叭口，駛?cè)牖|線。導(dǎo)入機(jī)構(gòu)由2個(gè)導(dǎo)入提升輪、8個(gè)小車導(dǎo)向輪、2個(gè)小車行走輪、2個(gè)小車防跳輪和可以上下滑動(dòng)的集電小車車體組成；讓取電小車沿著導(dǎo)入?yún)^(qū)導(dǎo)入軌跡運(yùn)行進(jìn)入喇叭口，駛?cè)牖|線，保證取電小車安全行駛在軌道上，取電作業(yè)安全可靠。取電機(jī)構(gòu)是由8個(gè)集電器和1個(gè)小車電箱組成；兩組（4個(gè)一組）集電器的電刷和滑觸線緊密接觸，利用電纜將穩(wěn)定的市電輸入小車電箱，為RTG提供動(dòng)力。電氣控制部分主要是取電小車位置檢查開關(guān)、控制開關(guān)、氣路控制電磁閥和控制單元組成，和RTG進(jìn)行信息交換。有效監(jiān)測(cè)取電小車的工作位置，為司機(jī)的遠(yuǎn)程操作提供信息支持，控制單元將司機(jī)的命令轉(zhuǎn)送到取電小車的執(zhí)行元件，達(dá)到控制取電小車自動(dòng)駛?cè)?出的目的。

二、自動(dòng)取電小車的控制和使用

圖1、2分別是自動(dòng)取電小車駛?cè)?出堆場(chǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)和市電轉(zhuǎn)換的控制流程。注意事項(xiàng)：司機(jī)在進(jìn)行操作RTG進(jìn)入/出堆場(chǎng)時(shí)要求慢速行駛（在取電小車被檢測(cè)到伸出的情況下系統(tǒng)自動(dòng)限速至10%），輪胎盡量沿車軌道中心線行駛，嚴(yán)禁走出車道黃線，保證對(duì)位信號(hào)的可靠檢測(cè)，防止沖出故障或者意外發(fā)生。

三、自動(dòng)取電小車故障分析和對(duì)策

自2010年初改造完成投入使用（尤其是剛開始的2年內(nèi)）以來(lái)，取電小車總是不停地出現(xiàn)故障，排除司機(jī)的誤操作外，自動(dòng)取電小車的構(gòu)成部位都可以引發(fā)故障，所以對(duì)自動(dòng)取電小車的維護(hù)是保證其完好率的關(guān)鍵。

圖1 RTG駛?cè)攵褕?chǎng)由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換市電供電流程圖

1.空壓機(jī)故障

空壓機(jī)是自動(dòng)取電小車駛?cè)?出堆場(chǎng)的原動(dòng)力，一旦空壓機(jī)發(fā)生故障無(wú)法工作，該RTG無(wú)法駛?cè)?出堆場(chǎng)利用市電作業(yè)或轉(zhuǎn)換其他堆場(chǎng)作業(yè)?！坝透碾姟币话悴捎?.1/8型空壓機(jī)，空壓機(jī)不能長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，否則就會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)從2010—2012年4月（質(zhì)保期）共損壞空壓機(jī)40多臺(tái)，幾乎全部是因長(zhǎng)時(shí)間工作電機(jī)過(guò)熱損壞。根據(jù)試驗(yàn)，該型號(hào)的空壓機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)30 min以上就有發(fā)生過(guò)熱損壞的可能；一般情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)約5～6 min后就可以達(dá)到設(shè)定壓力（8 MPa），壓力開關(guān)動(dòng)作切斷空壓機(jī)電源，當(dāng)空壓機(jī)罐體壓力低于設(shè)定壓力（4～5 MPa）時(shí)壓力開關(guān)控制接通空壓機(jī)工作電源。引發(fā)空壓機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作的原因很多，主要集中在管路漏氣、閥門關(guān)閉不嚴(yán)及工作機(jī)制等。為此，對(duì)取電小車控制作如下改進(jìn)。

圖2 RTG駛出堆場(chǎng)由市電轉(zhuǎn)換發(fā)電機(jī)供電流程圖

經(jīng)長(zhǎng)期的故障跟蹤、維修和分析，閉鎖氣缸電磁閥存在一個(gè)弊端，內(nèi)部閥芯需要＞5.5 MPa的氣壓才能將閥芯推到打開狀態(tài)，否則閥芯行程不到位，產(chǎn)生漏氣故障；原自動(dòng)取電小車的設(shè)計(jì)是只要取電小車不在縮回位置（由伸縮氣缸行程限位提供檢測(cè)信號(hào)），閉鎖氣缸就處于打開的狀態(tài)。對(duì)此控制進(jìn)行整改：修改控制單元的程序，利用市電準(zhǔn)備好信號(hào)來(lái)控制開閉鎖氣缸電磁閥，即當(dāng)自動(dòng)取電小車駛?cè)雽?dǎo)入?yún)^(qū)進(jìn)入滑觸線時(shí)，控制單元就可以檢測(cè)到市電準(zhǔn)備好信號(hào)（當(dāng)RTG沒(méi)有收到市電準(zhǔn)備好信號(hào)和自動(dòng)取電小車沒(méi)有伸出/縮回信號(hào)的情況下無(wú)法進(jìn)行大車行走），此時(shí)控制單元就發(fā)出切斷閉鎖氣缸電磁閥的信號(hào)，讓閉鎖氣缸處于關(guān)閉狀態(tài)。

上述改造在一定程度上減少了空壓機(jī)的損壞，但是仍然無(wú)法克服空壓機(jī)本身缺陷造成的損壞。原取電小車的設(shè)計(jì)是在小車電箱有電的情況下，控制單元就輸出指令吸合空壓機(jī)電源接觸器，然后空壓機(jī)電源僅靠自身的壓力開關(guān)控制，如圖3。根據(jù)空壓機(jī)的特點(diǎn)和公司的工作機(jī)制，對(duì)空壓機(jī)控制進(jìn)行整改：添加一個(gè)時(shí)間繼電器KT，設(shè)定時(shí)間為6 min，保證空壓機(jī)連續(xù)工作（正常工作或空壓機(jī)本身故障仍長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)）6 min后切斷空壓機(jī)電源；改變空壓機(jī)壓力開關(guān)控制主回路的作用，利用它的兩個(gè)觸點(diǎn)參與控制回路控制。一方面可以有效保證空壓機(jī)工作到設(shè)定壓力時(shí)斷開空壓機(jī)電源；另一方面可以在空壓機(jī)達(dá)到設(shè)定壓力后斷開KT的電源，清空計(jì)時(shí)，待下次空壓機(jī)工作時(shí)重新計(jì)時(shí)，如圖4。

空壓機(jī)本身的設(shè)計(jì)是當(dāng)空壓機(jī)工作到設(shè)定壓力時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作，一方面切斷空壓機(jī)的電源，另一方面打開機(jī)械閥釋放空壓機(jī)泵頭的殘余壓力，防止空壓機(jī)在下次啟動(dòng)時(shí)帶負(fù)載啟動(dòng)，造成啟動(dòng)電流大損壞電機(jī)。在現(xiàn)實(shí)工作中，由于RTG頻繁地轉(zhuǎn)、過(guò)場(chǎng)作業(yè)，導(dǎo)致氣泵經(jīng)常在工作中就會(huì)被斷開電源，此時(shí)壓力開關(guān)沒(méi)有動(dòng)作，空壓機(jī)泵頭的殘余壓力沒(méi)有進(jìn)行釋放，當(dāng)再次啟動(dòng)時(shí)就存在帶負(fù)載啟動(dòng)。建議空壓機(jī)生產(chǎn)廠安裝一個(gè)常開電磁閥代替原來(lái)由壓力開關(guān)控制的機(jī)械排氣閥，電磁閥電源和空壓機(jī)并聯(lián)，當(dāng)空壓機(jī)工作時(shí)，電磁閥得電關(guān)閉排氣閥，當(dāng)空壓機(jī)斷電后，電磁閥斷電自動(dòng)復(fù)位到常開狀態(tài)將空壓機(jī)泵頭的壓力釋放。

上述改進(jìn)，基本上解決了在空壓機(jī)保護(hù)和氣路監(jiān)控、維修方面的故障。

2.小車行走輪

自動(dòng)取電小車駛?cè)雽?dǎo)入?yún)^(qū)進(jìn)入滑觸線后，集電小車的全部重量由兩個(gè)125 mm的行走輪支撐，并且保證集電小車在滑觸線內(nèi)靈活移動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2010年初—2012年8月，公司在用的36臺(tái)取電小車的行走輪都進(jìn)行了更換。行走輪一旦發(fā)生損壞（外部塑料層和內(nèi)部軸承金屬層脫離）將會(huì)對(duì)取電小車帶來(lái)巨大安全隱患：首先在滑觸線內(nèi)行走，兩組集電器高度不同，會(huì)引發(fā)電刷和滑觸線接觸不良，使設(shè)備突然斷電，存在重大安全隱患；行走時(shí)電刷盒會(huì)和滑觸線的連接器外殼相互刮碰，導(dǎo)致固定電刷盒的u形架變形，和滑觸線刮碰，引發(fā)滑觸線和集電小車損壞的重大故障，此類故障公司共出現(xiàn)9次，損失重大；尤其是自動(dòng)取電小車在駛?cè)?出導(dǎo)入?yún)^(qū)的喇叭口時(shí)，一定會(huì)將集電小車或者喇叭口刮壞，此類故障出現(xiàn)過(guò)12次，損失喇叭口10個(gè)。

行走輪大面積損壞的原因，一方面是產(chǎn)品存在質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)全部行走輪進(jìn)行了更換。另一方面經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤RTG作業(yè)的實(shí)際情況分析，走輪受力如圖5。行走輪共受到5個(gè)作用力，其中N1是正常的壓力和其他4個(gè)額外力。集電小車通過(guò)一個(gè)可以上下滑動(dòng)的滑塊和四連桿伸縮機(jī)構(gòu)的滑柱連接，根據(jù)設(shè)計(jì)需求，RTG作業(yè)時(shí)左右搖擺產(chǎn)生的推拉力N4、N5和因大車軌道起伏引發(fā)上下竄動(dòng)的壓力與拉力N2、N3完全由滑塊和滑柱之間吸收消化掉，滑塊和滑柱之間必須保證完全活動(dòng)自如，摩擦力為零，否則會(huì)將上述外力傳到集電小車由行走輪硬性吸收，加速行走輪的損壞。為此，一方面向廠商建議完善設(shè)計(jì)并建議滑塊鑲嵌軸承和滑柱之間減少摩擦力，另一方面尋求最佳潤(rùn)滑方案。經(jīng)過(guò)近1年多的實(shí)驗(yàn)、跟蹤，最終利用發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油，在滑柱頂端注油10ml，潤(rùn)滑效果可達(dá)3個(gè)月。

圖3 空壓機(jī)原啟動(dòng)電路

圖4 改進(jìn)后空壓機(jī)電路

3.集電器

圖5 行車輪受力圖

集電器由取電臂、u型架、電刷盒、電刷和電纜組成，其中關(guān)鍵是u型架的檢查維護(hù)。電刷盒僅靠u型架的剛性?shī)A住電刷盒，當(dāng)取電小車駛?cè)?出導(dǎo)入?yún)^(qū)經(jīng)過(guò)喇叭口時(shí)受到擠壓力，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)發(fā)生變形，一旦維護(hù)不及時(shí)就會(huì)造成損害喇叭口、刮壞滑觸線和損害集電小車的故障。所以在檢查時(shí)要注意觀察u型架是否和電刷盒緊密接觸，一旦發(fā)生變形或者開口變大就要及時(shí)進(jìn)行處理，防止引發(fā)故障或故障擴(kuò)大。u型架的日常檢查需要每周一次，必須保證u型架的可靠工作。另外要檢查集電器電纜的長(zhǎng)短是否適中，沒(méi)有摩擦痕跡，尤其是B相電纜需要額外調(diào)整，防止和行走輪發(fā)生摩擦。上述現(xiàn)象共發(fā)生故障3次，都是因?yàn)殡娎|摩擦破皮發(fā)生對(duì)地短路故障。另外電刷需要半年排查一次，當(dāng)磨損到有效高度的2/3時(shí)建議進(jìn)行更換。

4.其他

四連桿伸縮機(jī)構(gòu)有潤(rùn)滑油孔，當(dāng)春、秋換季時(shí)要進(jìn)行注油保養(yǎng)；各種位置檢測(cè)開關(guān)在調(diào)試時(shí)位置已經(jīng)設(shè)定完成，需要在日常檢查時(shí)檢查其是否緊固，防止松動(dòng)檢測(cè)距離發(fā)生變化引發(fā)故障或者損壞電器元件。