輪胎式集裝箱門式起重機取電小車優(yōu)化改造

◎ 陳紫陽 南沙集裝箱碼頭分公司

1.引言

為推進綠色港口建設，加快現(xiàn)有集裝箱碼頭以柴油發(fā)電機為動力源的輪胎式集裝箱門式起重機改造為由港區(qū)電網(wǎng)供電的“油改電”技術改造工作。某集裝箱碼頭公司目前完成輪胎式集裝箱門式起重機（簡稱 RTG）的“油改電”工作。通過港區(qū)內(nèi)高壓直流變電所變壓變頻為680V/DC，再經(jīng)過滑觸線和取電小車實現(xiàn)對RTG的整機供電。目前，某司的RTG采用的Conductix-Wampfler（康穩(wěn)）取電小車系統(tǒng)，在實際運行過程中頻繁出現(xiàn)取電小車限位連鎖故障，嚴重影響正常的碼頭生產(chǎn)作業(yè)，同時也存在一定的安全隱患。隨著港口生產(chǎn)作業(yè)量的不斷增加，意味著RTG作業(yè)效率需要進一步提高，而作業(yè)效率的提升更加需要設備的穩(wěn)定性能夠得到切實的保障，所以，降低RTG取電小車限位連鎖故障尤為重要和緊迫。

2.取電小車工作原理

輪胎式集裝箱門式起重機取電小車主要由控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、執(zhí)行機構三個主要部分組成。其中，取電小車電箱為控制系統(tǒng)部分，主要負責控制取電小車動作和電力接入；空壓機箱為動力系統(tǒng)，主要負責取電小車的動力來源；取電小車機構為執(zhí)行機構，主要負責執(zhí)行取電小車取電動作與維持取電。RTG到達指定目標集裝箱堆場柴電轉換對位區(qū)后，RTG上的取電小車激光傳感器發(fā)射激光至堆場對位板，經(jīng)反射傳感器接收激光信號，此時，取電小車系統(tǒng)轉由人工操作。當操作人員按下取電小車臂架伸出按鈕后，取電小車電箱里的PLC控制空壓機箱中的開閉鎖電磁閥接通，取電小車開/閉鎖氣缸開鎖工作，開鎖到位后限位器觸發(fā)開鎖信號輸入PLC，PLC控制伸出電磁閥通電，取電小車伸出氣缸，等氣缸完成工作后將集電架伸出，伸出到位后觸發(fā)限位器，伸出信號輸入PLC，PLC控制空壓機箱中的開閉鎖電磁閥斷電，取電小車開閉鎖氣缸閉鎖，完成取電動作。

3.取電小車限位連鎖故障原因分析

根據(jù)取電小車限位連鎖故障，主要常規(guī)故障為取電小車在RTG進場時，經(jīng)過柴電轉換對位區(qū)，開始轉換柴電后，出現(xiàn)取電小車臂架行程回縮的情況。當取電小車在進入到取電小車導向板的時候，由于控制系統(tǒng)設定默認取電小車已經(jīng)在滑觸線軌道內(nèi)，在沒有外力的作用下，取電小車臂架可能會因為內(nèi)外平衡輪的間隙過大，導致伸出限位傳感器因距離過大失效的情況，最終導致取電小車限位連鎖故障。（見圖1）

圖1 內(nèi)外平衡輪間隙過大

4.取電小車機構機械和電氣改造優(yōu)化方案

步驟一：RTG設備在出場時，經(jīng)過了換電區(qū)，轉換柴電后取電小車明顯有縮回的情況，在進入到導向板的時候，由于控制系統(tǒng)默認取電小車在滑觸線軌道里，沒有輸出氣壓把取電小車推緊壓在導向板上，平衡輪間的間隙就增加了的伸出限位的感應距離，距離變大后伸出限位感應不到擋板出現(xiàn)故障停止設備的作業(yè)狀態(tài)。針對取電小車平衡輪間隙在15-18mm之間的情況，維修的方向鎖定在加大平衡輪直徑和改造平衡輪基座方面。

圖2 增加取電小車到位自鎖功能

圖3 經(jīng)過減速區(qū)后解除自鎖功能

表1 改造前后取電小車故障次數(shù)對比

步驟二：通過修改取電小車控制程序，增加取電小車到位自鎖功能，使取電小車在進場取電時空壓機長時間通電打氣，并且使取電側伸出氣缸電池閥開路，使伸出氣缸獲得驅動壓力，將取電小車的集電器緊壓在滑線架的導向板上。（見圖2）

步驟三：在步驟一修改取電小車控制程序的基礎上，合理利用RTG大車行走的減速信號，增加一個進場后解除自鎖的功能，使取電小車在正常進入到滑觸線后，空壓機會自動停止工作，駛出滑觸線前提前啟動工作。（見圖3）

5.實施效果檢驗

步驟一：通過多次試驗，最終采取加大2mm 直徑的平衡輪更換原來的內(nèi)外平衡輪，同時改造平衡輪基座，將內(nèi)外平衡輪間隙減少3mm，調(diào)整后取電小車平衡輪間隙在8-11mm之間，現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，伸出信號丟失情況發(fā)生次數(shù)有明顯減少，取電小車連鎖故障頻率有一定程度的降低。

步驟二：通過第一次試驗，在沒有改變集電架機械結構的情況下，取電小車能順利進入滑觸線的鋼槽內(nèi)部，取電小車不再出現(xiàn)連鎖故障。但是，由于取電小車連接后一直在堆場內(nèi)進行吊運集裝箱作業(yè)，由于伸出的氣缸一直工作自帶壓力，啟動元件容易造成內(nèi)泄，壓縮空氣的泄露造成空壓機頻繁啟動或通電工作，最終導致空壓機因過熱跳閘，無法正常工作。

步驟三：為解決空壓機頻繁啟動或通電工作，在PLC內(nèi)部增加了解除自鎖連鎖后，取電小車的空壓機在大車經(jīng)過減速限位后停止工作的程序，既保證了進場后空壓機不因頻繁啟動、長時間通電工作導致過熱跳閘，同時也保證了出場時，空壓機能提前啟動，確保出場時壓力充足。

圖4 改造前后取電小車故障次數(shù)

通過為期3個月的跟蹤統(tǒng)計(表1、圖4)，取電小車故障次數(shù)從原有平均每月290.4 次/月，降低到66.33次/月。事實證明，針對RTG平衡輪、平衡輪基座、取電小車電氣進行一系列機械和電氣改造，能夠大幅度降低取電小車連鎖故障，進而使取電小車故障頻率降低。

6.結語

通過對RTG的平衡輪、平衡輪基座機械結構和取電小車機構電氣優(yōu)化改造，降低取電小車限位連鎖故障，提高設備的有效出勤時間和設備穩(wěn)定性，進而提高設備的產(chǎn)量，同時也降低設備維護成本。該優(yōu)化方案實施方便、改造費用低廉，施工難度低，容易推廣，為使用同類型的RTG取電小車系統(tǒng)的港口企業(yè)提供對應的故障解決方案。