船舶岸電電纜輸送車

申展超，黃迎春，李萬里，張詩卓

（1.大連益網科技有限公司，遼寧大連 116025；2.大連益利亞工程機械有限公司，遼寧大連 116025）

0 引言

岸電技術是指允許裝有特殊設備的船舶在停泊港口時接入港口側的岸電電源，從岸上獲得其泵組、通風、照明、通信和其他設備所需電力，從而關閉船舶自身的柴油發電機，減少廢氣的排放量，達到改善港口空氣質量的目的。

國外岸電技術發展較快，相比之下，國內岸電技術雖然起步晚，但國內多個港口已建立船用岸電試點性工程。2009 年以來，青島港、上海港、連云港港口、招商國際蛇口港、福建港、寧波港、天津港等多個港口都進行了岸電系統的建設和試點。

1 岸電系統介紹

1.1 系統組成

船舶岸電系統結構主要由岸電供電，船岸交互和船舶受電等3 部分組成。岸電供電部分實為一個特殊主變電站，將進線電壓經變頻、變壓后供應到碼頭岸電箱，用以供給不同船只的用電。船岸互交部分是指連接岸上連接點及船上受電裝置間的電纜和設備，電纜連接設備必須滿足快速連接和儲存的要求，其不使用時儲存在船上、岸上或駁船上。移動電纜站應配備用于輸送或起吊電纜的設備。船舶受電部分安裝固定在船只上，主要包括船舶配電網及其相關設備。

1.2 電纜輸送車工作原理

SSYW2 臂架式電纜卷盤輸送車如圖1 所示，電纜輸送車工作時，將碼頭岸電箱輸出的電纜纏繞在電纜輸送車的電纜卷盤上，電纜從電纜卷盤出來后沿著臂架布置，繞過頭部滑落后電纜的快速插頭處于懸空狀態。電纜輸送車到達指定位置后，伸出支腿，通過絲杠調整使支腿著地。通過回轉減速機、變幅油缸和伸縮油缸等3 個機構的協作，使電纜的快速插頭到達船舶的接電箱位置，最后人工將快速插頭接入船舶接電箱進行充電。

圖1 SSYW2 臂架式電纜卷盤輸送車

2 電纜輸送車系統組成

2.1 設備組成

為解決船岸交互部分電纜輸送的問題，設計了一種電纜輸送車，設備組成如圖2 所示。電纜輸送車包括底盤、車架總成、變幅油缸、伸縮臂和液壓系統等。電纜卷盤、電機、液壓泵站、變幅油缸、滑環箱和防爆控制柜等。

圖2 電纜輸送車設備組成

電纜輸送車整機長6.9 m，寬2.5 m，高4 m，滿足公路運輸的要求。設備最大行駛速度25 km/h，滿足港口電纜輸送的需要。

電纜輸送車底盤主要由底盤結構、支腿、輪胎等組成，是整臺設備的支撐和行走部件。底盤上安裝有支腿，支腿通過絲杠調節高度，來實現著地或者離地。另外，支腿為可折疊型式，運輸時可折疊起來，減小運輸尺寸。電纜輸送車為非自行走式輪胎底盤，依靠港口現有拖車設備輔助行走。

車架總成包括車架結構、電纜卷盤、滑環箱、回轉裝置、防爆控制柜等，是整車的中樞部分。電纜卷盤是收放電纜的執行機構，通過滑環箱的共同作用實現電纜的收放。回轉裝置包括回轉支承和回轉減速機等，使整車能夠實現±90°的回轉。防爆控制柜是整車的安全控制系統，保證了設備工作過程中的安全性能。

液壓系統由液壓泵站、變幅油缸、臂架伸縮油缸、閥塊和管路組成，采用點比例控制，無極調速，操作性能好，降耗節能。

2.2 伸縮臂

油缸加繩排的伸縮原理如圖3 所示，伸縮臂是三節伸縮的箱型臂，一二三節伸縮臂采用箱型結構，通過油缸加繩排的方式實現二三節臂的伸縮，通過變幅油缸實現輸送臂的角度變化。從而實現高度和角度的變化。油缸加繩排的伸縮技術，其核心就是一個伸縮油缸配合繩排和滑輪，達到三節臂同步伸縮。伸縮臂工作原理：二節臂與一節臂通過伸縮油缸連接；三節臂通過伸臂繩、縮臂繩與一節臂連接。伸臂繩總長L1，一端固定在一節臂尾部，一端固定在三節臂尾部，中間繞過伸縮油缸頭部導向輪。縮臂繩總長L2，一端固定在一節臂頭部，一端固定在三節臂尾部，中間繞過二節臂尾部導向輪。

（1）外伸。伸縮油缸外伸時，缸筒外伸ΔL1，油缸就帶著二節臂外伸ΔL2=ΔL1，由于一節臂保持不動，并且伸臂繩兩端固定在一節臂和三節臂，而且長度L1總長不變；因此只能三節臂外伸，伸出量等于缸筒的外伸量ΔL3=ΔL1；所以ΔL2=ΔL3，即二三節臂外伸量相等，這就是同步伸縮原理，一個伸縮動作的發生，帶來相鄰兩節起重臂的伸縮量相等。

（2）回縮。回縮原理同外伸。伸縮油缸回縮時，缸筒回縮ΔL1，油缸就帶著二節臂回縮ΔL2=ΔL1；二節臂回縮時，由于鎖繩臂兩端固定在一節臂和三節臂上，并且一節臂相對保持不動，因此只能三節臂回縮，回縮量等于缸筒的外伸量ΔL3=ΔL1。

伸縮臂的頂部設置有電纜托架和托輪，伸縮臂的頭部連接有導向滑輪，滑落與伸縮臂的三節臂端部通過法蘭螺栓連接，電纜通過頭部滑輪的導向，實現電纜插頭和船舶電纜插座的對接。

電纜托架和托輪固定在伸縮臂上部，用來進行電纜的導向及固定，防止設備工作工程中電纜滑落。在一節臂上，電纜托架和托輪中有一組帶傳感器的，目的是通過測量電纜的壓力，反饋給電纜卷盤信號，來調節電纜的松緊，達到防止電纜損壞、保護電纜的目的。帶傳感器的電纜托架如圖4 所示。

圖3 油缸加繩排的伸縮原理

圖4 帶傳感器的電纜托架

2.3 液壓系統

液壓系統由動力站、執行機構組成。其中，動力站由液壓油箱、電機、液壓泵、過濾器、閥組、平衡閥、伸縮臂油缸、液壓鎖、變幅油缸和回轉馬達等附件組成。另外還包含液位、液溫及壓力傳感器，用于監測系統狀態信號。

采用定量泵加電比例多路閥的閥控系統，由電比例多路閥實現對機構速度的控制，多路閥主油路配有壓力補償器，可以實現穩定、精確的速度調節。多路閥入口設置有三通流量閥，在機構無動作工況，實現低壓卸荷，減少系統發熱，節能環保。系統配置有散熱器，在油溫達到50 ℃時，自動啟動散熱器，保證油溫恒定。執行機構包括1 個伸縮油缸、2 個變幅油缸、1 套回轉機構（馬達加減速機）。系統配置有泵吸油過濾器、泵出口高壓過濾器及回油過濾器，為系統油液清潔度提供保證。

伸縮油缸配有進口雙向平衡閥，在伸縮過程中，使運動平穩，并保證臂架負角度工況下，油缸不會在外負載作用下伸出。變幅油缸采用單向平衡閥加液壓鎖的配置形式，一方面實現雙油缸在靜止狀態下的雙向鎖止，另一方面，保證油缸動作過程的穩定及同步動作。回轉機構采用蝸輪蝸桿減速機，液壓馬達驅動，由于減速機本身的自鎖性能，不額外配置制動器及平衡閥。

2.4 電氣系統

電氣系統主要包括卷盤電機M1、臂頭電機M2、液壓泵站電機M3、變頻器U1～U2、開關電源U3、控制器PLC、顯示器DS1、機構動作開關S1～S6、機構動作電磁閥Y101～Y103、壓力傳感器TP1、測力傳感器TF1 等組成。

電氣系統主要功能包括對整機液壓系統動作控制、通過電纜卷盤對電纜的輸送與送回控制、安全限制、顯示及報警等功能。

電控系統采用可編程控制器（布置在控制箱內），控制箱面板設置有按鈕、選擇開關等操作元件，同系統內的傳感器（壓力傳感器、測力傳感器等）均為輸入信號給控制器，經控制器邏輯處理后給輸出端口，控制液壓電磁閥及繼電器元件等，實現對液壓機構、電纜卷盤的控制及相關安全保護及警示。

另外控制箱面板還設置有顯示器，調整系統控制參數時，可通過顯示器編程實現的參數界面對整機控制參數進行調節設置，用于整機出廠調試、系統優化及后期部件更換或升級。

3 結束語

本文根據岸電電纜輸送現狀，設計了一種船舶岸電電纜輸送車。電纜輸送車結構合理、操作方便，有效地解決了岸電電纜從碼頭岸電箱到船舶接電箱的輸送問題，降低了工作強度，節省了成本。目前此設備已完成出廠調試，相信很快運用到港口中，為岸電的發展做出貢獻。