輪胎式集裝箱門式起重機取電小車優化改造

◎ 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，加快現有集裝箱碼頭以柴油發電機為動力源的輪胎式集裝箱門式起重機改造為由港區電網供電的“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。通過港區內高壓直流變電所變壓變頻為680V/DC，再經過滑觸線和取電小車實現對RTG的整機供電。目前，某司的RTG采用的Conductix-Wampfler（康穩）取電小車系統，在實際運行過程中頻繁出現取電小車限位連鎖故障，嚴重影響正常的碼頭生產作業，同時也存在一定的安全隱患。隨著港口生產作業量的不斷增加，意味著RTG作業效率需要進一步提高，而作業效率的提升更加需要設備的穩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、動力系統、執行機構三個主要部分組成。其中，取電小車電箱為控制系統部分，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，主要負責取電小車的動力來源；取電小車機構為執行機構，主要負責執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后，RTG上的取電小車激光傳感器發射激光至堆場對位板，經反射傳感器接收激光信號，此時，取電小車系統轉由人工操作。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

根據取電小車限位連鎖故障，主要常規故障為取電小車在RTG進場時，經過柴電轉換對位區，開始轉換柴電后，出現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，由于控制系統設定默認取電小車已經在滑觸線軌道內，在沒有外力的作用下，取電小車臂架可能會因為內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 內外平衡輪間隙過大

4.取電小車機構機械和電氣改造優化方案

步驟一：RTG設備在出場時，經過了換電區，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故障停止設備的作業狀態。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 經過減速區后解除自鎖功能

表1 改造前后取電小車故障次數對比

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外平衡輪，同時改造平衡輪基座，將內外平衡輪間隙減少3mm，調整后取電小車平衡輪間隙在8-11mm之間，現場測試發現，伸出信號丟失情況發生次數有明顯減少，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部，取電小車不再出現連鎖故障。但是，由于取電小車連接后一直在堆場內進行吊運集裝箱作業，由于伸出的氣缸一直工作自帶壓力，啟動元件容易造成內泄，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內部增加了解除自鎖連鎖后，取電小車的空壓機在大車經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

通過為期3個月的跟蹤統計(表1、圖4)，取電小車故障次數從原有平均每月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定性，進而提高設備的產量，同時也降低設備維護成本。該優化方案實施方便、改造費用低廉，施工難度低，容易推廣，為使用同類型的RTG取電小車系統的港口企業提供對應的故障解決方案。