門座起重機(jī)滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測報警系統(tǒng)

程 粵

龍口港集團(tuán)有限公司

1 引言

龍口港現(xiàn)有40 t門座起重機(jī)(以下簡稱門機(jī))26臺，采用10 kV電源供電。門機(jī)滑環(huán)箱主要用于連接動、靜供電線路，是動力傳導(dǎo)部件，箱內(nèi)主要有高壓絕緣子、銅制滑環(huán)、碳刷架(碳刷)、高壓電纜及其附屬部件等。供電電源由變電所10 kV高壓配電柜輸出經(jīng)進(jìn)線高壓電纜、銅制滑環(huán)、碳刷架(碳刷)、出線高壓電纜、門機(jī)電氣房10 kV高壓配電柜，至10 kV/400 V干式變壓器，供給門機(jī)各用電設(shè)備、部件使用。

2 存在問題

門機(jī)作為港口主要生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備，設(shè)備利用率高[1]，門機(jī)滑環(huán)箱直接暴露于外界環(huán)境中，海邊空氣相對濕度大、鹽堿度高、晝夜溫差大，易導(dǎo)致滑環(huán)箱內(nèi)產(chǎn)生凝露，高壓絕緣子絕緣性能降低，銅制滑環(huán)三相之間以及單相對地之間產(chǎn)生高壓閃絡(luò)放電故障，變電所高壓配電柜發(fā)生繼電保護(hù)動作(跳閘)。門機(jī)高壓閃絡(luò)放電會造成供電系統(tǒng)電壓閃降，變電所其他門機(jī)高壓配電柜失壓脫扣繼電保護(hù)動作(跳閘)，影響港口正常生產(chǎn)秩序和作業(yè)安全。

2013-2019年門機(jī)滑環(huán)箱凝露高壓閃絡(luò)放電故障次數(shù)統(tǒng)計見表1，故障統(tǒng)計結(jié)果表明，夏季(7～9月)是滑環(huán)箱凝露高壓閃絡(luò)放電故障高發(fā)期，滑環(huán)箱故障次數(shù)明顯高于其他季節(jié)。

表1 2013～2019年門機(jī)滑環(huán)箱凝露高壓閃絡(luò)故障次數(shù)統(tǒng)計

門機(jī)滑環(huán)箱出現(xiàn)凝露高壓閃絡(luò)放電故障后，一般需要完成滑環(huán)箱內(nèi)配件拆解、箱內(nèi)積水清理烘干、絕緣性能不佳的高壓絕緣子更換、受損的高壓電纜終端頭修復(fù)、滑環(huán)箱進(jìn)出線口和箱蓋密封、吸潮劑更換等工作，維修時間長，維修工作量大。

滑環(huán)箱箱體為不銹鋼板或普通鋼板密封結(jié)構(gòu)，巡視人員無法直觀觀察箱內(nèi)情況，無法在門機(jī)運行期間對滑環(huán)箱進(jìn)行點檢，隱患排查存在滯后性，多數(shù)問題是滑環(huán)箱發(fā)生高壓閃絡(luò)故障高壓配電柜跳閘后才能發(fā)現(xiàn)。同時，滑環(huán)箱檢修需要在辦理停送電手續(xù)，做好停電、驗電、掛警示牌等安全保障措施后進(jìn)行，檢修程序復(fù)雜，工作量大。因此，在不拆卸門機(jī)滑環(huán)箱的情況下準(zhǔn)確判斷并預(yù)警箱內(nèi)是否存在凝露高壓閃絡(luò)放電風(fēng)險，對于保障港口正常生產(chǎn)秩序和用電安全、減輕維修人員勞動強(qiáng)度具有十分重要的意義。

3 滑環(huán)箱防凝露措施

凝露的形成與環(huán)境溫度、相對濕度兩個因素相關(guān)，空氣相對濕度越高，越容易形成凝露，且形成凝露的露點溫度低于環(huán)境溫度。

門機(jī)滑環(huán)箱集電器在門機(jī)行走過程中與門機(jī)主電纜卷盤同步旋轉(zhuǎn)，進(jìn)出線口、箱蓋接縫處難以實現(xiàn)絕對密封，受空氣熱脹冷縮影響，滑環(huán)箱密封不嚴(yán)，外界空氣中的鹽霧、潮氣和粉塵等進(jìn)入箱體內(nèi)，易導(dǎo)致箱體內(nèi)高壓絕緣子絕緣性能降低，發(fā)生高壓閃絡(luò)故障。通常通過控制滑環(huán)箱內(nèi)空氣溫度和相對濕度兩個因素，避免或減少滑環(huán)箱內(nèi)凝露問題發(fā)生。

3.1 密封措施

門機(jī)滑環(huán)箱進(jìn)出線口處通常采用有機(jī)防火堵料密封，滑環(huán)箱上蓋、側(cè)蓋使用密封膠條密封，在此密封措施基礎(chǔ)上，通常采用995結(jié)構(gòu)膠對進(jìn)出線口和滑環(huán)箱上蓋、側(cè)蓋再次密封，增加滑環(huán)箱密封的效果。

3.2 吸潮措施

在做好門機(jī)滑環(huán)箱密封的基礎(chǔ)上，為減少滑環(huán)箱內(nèi)空氣相對濕度，可在箱內(nèi)放置吸潮劑。檢修時應(yīng)注意觀察吸潮劑是否已變色，如發(fā)現(xiàn)變色應(yīng)進(jìn)行更換。

3.3 隔熱措施

門機(jī)滑環(huán)箱直接暴露于外界環(huán)境中，夏季陽光直射，箱內(nèi)外溫度存在差異，空氣熱脹冷縮，外部潮濕空氣、鹽霧和粉塵易進(jìn)入箱體內(nèi)，發(fā)生凝露和高壓閃絡(luò)放電。可在門機(jī)滑環(huán)箱上方增設(shè)遮陽板，避免陽光直射箱體，減少箱內(nèi)外溫差，阻止外界潮濕空氣、鹽霧和粉塵進(jìn)入箱體內(nèi)。

3.4 加熱措施

在門機(jī)滑環(huán)箱內(nèi)加裝溫濕度傳感器和加熱器，利用溫濕度傳感器對滑環(huán)箱內(nèi)溫度和濕度進(jìn)行檢測并控制加熱器工作。當(dāng)溫度低于35℃或濕度大于70%時加熱器工作，提高滑環(huán)箱內(nèi)空氣溫度，以破壞凝露形成條件。現(xiàn)有的在線局部放電檢測技術(shù)，費用高，不適宜在門機(jī)滑環(huán)箱內(nèi)檢測高壓閃絡(luò)放電方面推廣應(yīng)用[2]。

4 滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

門機(jī)滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)由無線溫濕度傳感器、加熱除濕器和無線監(jiān)測操作器終端3部分組成(見圖1)。

圖1 滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)示意圖

溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)功能見表2，無線溫濕度傳感器位于滑環(huán)箱內(nèi)，實時采集箱內(nèi)溫濕度值。采集數(shù)據(jù)通過LoRa無線信號傳輸?shù)较渫獾臒o線監(jiān)測終端，無線監(jiān)測終端可實時顯示箱內(nèi)檢測溫濕度值，檢測值超過設(shè)定極限值會自動報警，實現(xiàn)1臺無線監(jiān)測操作器同時監(jiān)測多臺滑環(huán)箱溫濕度值功能。無線溫濕度傳感器和無線監(jiān)測終端使用電池供電。

表2 滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)功能

滑環(huán)箱內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)可通過無線監(jiān)測操作終端實現(xiàn)實時監(jiān)測，監(jiān)測控制系統(tǒng)可實現(xiàn)在不拆卸箱蓋的情況下判斷并預(yù)警箱內(nèi)是否存在凝露高壓閃絡(luò)放電風(fēng)險，應(yīng)用滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)前后的檢修與維護(hù)對比見表3。

5 結(jié)語

門機(jī)滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)結(jié)合港口現(xiàn)場條件和技術(shù)特點，實現(xiàn)了滑環(huán)箱內(nèi)溫濕度的實時監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)控，對凝露隱患能夠準(zhǔn)確預(yù)警，解決了滑環(huán)箱內(nèi)凝露隱患檢查必須停電開箱檢查的難題。

自2019年6月門機(jī)滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)投入使用以來，通過無線監(jiān)測操作器監(jiān)測數(shù)值判斷滑環(huán)箱凝露隱患5次，未發(fā)生滑環(huán)箱凝露高壓閃絡(luò)放電問題，有效減少了檢修工作量，保障了碼頭生產(chǎn)作業(yè)安全進(jìn)行，對于港口岸邊大型設(shè)備及其他采用卷纜系統(tǒng)供電的設(shè)備具有良好的借鑒和參考作用。

表3 滑環(huán)箱溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)應(yīng)用對比