岸橋搬遷過程中的電氣系統(tǒng)改造工作研究

徐力，王琛

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

岸橋搬遷是涉及諸多技術實踐應用方面內(nèi)容的，除傳統(tǒng)的軌距、輪壓機械改造內(nèi)容方面，還應該嘗試對其整機供電情況進行分析和改造，做好多方面技術考量，正確解決電氣系統(tǒng)改造問題，以保證搬遷后的設備到岸改造后可以正常使用。

1 岸橋搬遷電氣系統(tǒng)改造的案例項目概述

上海振華目前擁有一岸橋搬遷電氣系統(tǒng)改造案例項目，其搬遷的是3 臺美國岸橋設備，其中包含了1998年由上海振華設計的直流型岸橋。該岸橋設備所采用的是4160V、60Hz 中壓滑觸線供電裝置?？紤]到岸橋類型性質(zhì)，因此，還需要在改造工程中采用到起升、大車驅(qū)動設備，以及小車、俯仰驅(qū)動設備，其中都會采用到GE 的直流驅(qū)動器，可直接對應岸橋搬遷中所采用到的諸多設備如起升電機、小車電機、大車電機以及GE 直流電機等等。

2 上海振華岸橋搬遷電氣系統(tǒng)改造技術要點分析

2.1 供電技術要點分析

由于此次工程中采用到了GE 直流電機，因此，在供電方面主要由地面供電展開，而岸橋上的電源部分應該利用滑觸線供電模式，該模式分別負責了主變壓器以及開關柜，另外，還有輔助變壓器以及開關柜，前者能夠負責控制超升、大小車變頻器以及俯仰變頻器。另外，輔助變壓器及其開關柜則主要控制PLC 控制回路以及輔助控制回路。

上海振華岸橋搬遷改造電氣系統(tǒng)改造技術應用的實際搬遷目的地是瓜達爾港（巴基斯坦），瓜達爾港所采用的全部為高壓柴油機進行供電，其供電電壓在11kV，50Hz。而從美國長灘（始發(fā)地）實施岸橋搬遷過程中，需要保證整機供電有所改變，其改變主要體現(xiàn)在以下三點。

（1）要求供電方式有所改變，從原有的滑觸線改為卷盤供電模式。

（2）供電電壓等級有所提升，供電電壓從原有的4.16kV直接提升到11kV。

（3）供電等級有所下降，從原有的60Hz 改變50Hz。

參考結合上述改動方案，需要實際考慮瓜達爾港的供電工程方式以及預算內(nèi)容改善，并基于此對供電狀況作出詳細改造方案如下：

（1）繼續(xù)改變供電模式，直接換掉滑觸線部分，同時，增加大車電纜卷盤系統(tǒng)。

（2）要適當提高輸電電壓，在施工改造方案中，主動更換了主變壓器以及輔助變壓器部分。在更換變壓器的基礎上調(diào)整了輸入層的電壓等級，進而可保證二次側電壓始終保持恒定穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）要對輸入頻率進行改變，具體講，它還需要結合實際狀況，作出詳盡的更改改造方案。

2.2 供電方式改造方案技術要點

該工程項目中采用到了岸橋搬遷，施工中決定在瓜達爾港施工采用傳統(tǒng)的高壓卷盤方式供電技術。因此，在現(xiàn)場施工中，需要特別去除滑觸線部分，并增加高壓卷盤系統(tǒng)。此次工程施工中的高壓卷盤系統(tǒng)包含了卷盤本體、卷盤電機、卷盤控制系統(tǒng)、滑環(huán)箱以及支架等等輔助設備。另外，系統(tǒng)中還包含了PLC 以及驅(qū)動器控制單元（布置于電氣房中）。如上文所述，3 臺岸橋設備均為20 世紀90年代產(chǎn)品，其產(chǎn)品中均采用的是GE Genius 通訊模式，而此次工程改造作業(yè)的一大技術兩點就是選用了DP 模塊進行橋接，而卷盤部分則采用到了FuJi 系統(tǒng)，并專門增加DP 模塊與原有的GE PLC通訊模塊進行通訊連接。在進行GE 編程過程中，還適當增加了卷盤通訊部分，如此可有效解決舊有的PLC 系統(tǒng)對卷盤控制系統(tǒng)的額外調(diào)控部分問題。

卷盤控制系統(tǒng)與岸橋搬遷PLC DP 通訊模塊相互銜接，基于此，可實現(xiàn)對變壓器技術內(nèi)容的更改?？紤]到變壓器能夠?qū)崿F(xiàn)一次側電壓提升，從原有的4.16kV直接提高到11kV，因此，它所設計的改變主要涉及兩點內(nèi)容，即輔助變壓器以及開關柜。在改造方案中要持續(xù)提高電壓，保證在高壓輸入的電流后才能下降，并確認高壓電纜耐壓等級達到12kV以上。此時還需要對電纜部分作出相應改動，為變壓器一次側分檔，可根據(jù)實際情況分3 檔：首先，第一檔明確作業(yè)輸入電壓在11kV左右，深度考察卷盤控制系統(tǒng)與岸橋搬遷的一次側電壓檔位調(diào)整狀況，可建立正負各二檔操作，保證每檔電壓差在2.5%額定電壓左右，必要時，要對變壓器容量進行分量調(diào)整，改造過程中考慮空間問題，便于最終順利安裝設備。簡而言之，就要將主變壓器與輔助變壓器捆綁在一個繞組上，具體根據(jù)變壓器調(diào)整高壓開關柜選型。

2.3 電源頻率改造方案技術要點

上海振華在該項目中實施了電源頻率改造，針對頻率改變美方專門采用了60Hz 標準型采購模式。例如，在主變改造方面嘗試提升起升/大車直流變頻器，改造過程中，保持供電頻率不改變，這對驅(qū)動器本身而言非常有好處，它的計算公式應該如下：P=UI·cosα

在計算公式中，輸出功率是保持不變的，而系統(tǒng)到變頻器的散熱系統(tǒng)改良，則采用到散熱風扇，散熱風扇的轉速應該如下：n=60f/p。

如上文公式，散熱風扇轉速與與頻率是正比例關系的，將原有頻率從60Hz 降低到50Hz 為最佳，而驅(qū)動器的散熱風扇轉速則要調(diào)整到原來速度的83%為最佳水平。簡而言之，在電源頻率改造后，其岸橋搬遷項目中的驅(qū)動器最大通風量應該為額定通風量的83%左右。為了有效規(guī)避驅(qū)動器在額定狀態(tài)下過熱，需要對小車俯仰、起升狀態(tài)進行分析，同時，做好大車降速處理。保證在頻率等級下降的過程中對機構速度、額定速度進行調(diào)整，確保降低到80%以下為最佳水平。

2.4 輔助變壓器改造方案技術要點

在考量輔助變壓器改造方面，需要結合電源供給明確輔助機構應用效能，同時，對它的PLC 控制回路進行分析，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)、機構制動器系統(tǒng)以及燈具、空調(diào)等。在改變輔助變壓器頻率過程中，需要分析其輔助機構所受到的影響，應該對輔助機構進行相應更改，甚至有必要直接更換岸橋設備中的某些主要輔助設備，例如，制動器、輔助電機以及空調(diào)等等。在該過程中，需要調(diào)低燈具設備應用頻率，或者直接增加變頻電源也能實現(xiàn)改造優(yōu)化?；谧冾l器輔助電源可組建頻率變化電源，深度考量碼頭柴油機組供電的應用狀況，同時，對濾波60Hz 以上的電源雜波進行調(diào)整，爭取為供電系統(tǒng)提供一個相對潔凈的用電環(huán)境空間。在改造50Hz 電源時，需要對其變頻電源與60Hz 輸出電源功率進行改造，建立專門的輔助系統(tǒng)，確保輔助系統(tǒng)穩(wěn)定運行到位，它的具體設計應該如圖1。

圖1 岸橋搬遷項目輔助系統(tǒng)設計示意圖

3 結語

由美國搬遷至巴基斯坦瓜達爾港的岸橋搬遷項目在供電方面作出了技術改造后，例如，它的供電方式、電壓等級以及供電頻率都實現(xiàn)了改造，同時，為了考慮輔助機構的適用性，還增加了輔助的變頻機構，保證了60Hz 燈具、制動器等設備正常使用。因此，在項目改造完成后，就直接進行了設備功能測試以及耐久實驗，確保其電氣系統(tǒng)能夠正常、安全、穩(wěn)定運行。這對岸橋搬遷項目更快適應瓜達爾港現(xiàn)場條件非常有利，也保證了電氣系統(tǒng)的可靠運行。