鄧小燕

（南通航運職業(yè)技術學院 交通工程系，江蘇 南通 226010）

0 引言

電纜卷筒是長距離行走的大型機械設備的重要部件，其作用是設備行走時卷、放電纜，以保障電力和控制信息的連續(xù)提供，維持設備的正常運行。[1]南通江海港務分公司碼頭配置3臺橋式卸船機和1臺裝船機，主要為長江流域主要鋼鐵企業(yè)提供進口礦石的中轉運輸及堆存服務。兩臺（XC-701和XC-702）卸船機在近期的使用中，多次出現(xiàn)上機電纜由于收放纜出現(xiàn)故障導致高壓電纜從電纜橋架上滑落到地面的事故。事故不僅造成高壓電纜損傷，而且由于電纜滑落而導致高壓電纜對地短路，給公司生產(chǎn)和設備使用安全帶來了一定的危害。本文通過對事故原因的技術分析，提出了電纜卷筒控制程序的改造方案。

1 電纜卷筒的工作原理

電纜卷筒用于連接卸船機和碼頭高壓電力系統(tǒng)，高壓電纜繞在電纜卷筒上。放纜依靠大車行走時的拉力將電纜從電纜卷盤中拉出，收纜依靠電纜卷筒中的電動機拖動卷筒將電纜收回。具體工作原理如下：

（1）當大車離開高壓電纜坑時，高壓電纜將釋放到大車軌道邊的電纜溝里。當大車運行到兩端高壓電纜終點，限位動作，大車停止運行。

（2）當大車向電纜坑行走時，電纜卷盤轉動，收取電纜。大車行走機構的啟動略滯后于電纜卷盤的啟動。大車行走停止運行后，電纜卷筒應延時一段時間后再停止。大車在收取電纜時，電纜卷筒由電機驅動，制動器全部打開。

（3）當大車向終點行走時，電纜卷盤放纜。通常情況下，電纜卷盤放出電纜時，所有電機都不運轉。

（4）大車行走運行到電纜坑附近，凸輪限位斷開信號，大車減速運行，過了電纜坑后，凸輪限位發(fā)出信號，大車繼續(xù)以正常速度運行。由于放纜依靠的是拉力，所以不會出現(xiàn)松纜現(xiàn)象。收纜過程中，為了保證不松纜，在電纜左右各放置一個限位開關，當有限位開關動作就認為沒有松纜，其原理圖如圖1所示。

2 故障現(xiàn)象及原因分析

卸船機在靠近電纜坑行走時，出現(xiàn)上機電纜由于收放纜出現(xiàn)故障導致高壓電纜從電纜橋架上滑落到地面，造成電纜損傷，同時高壓電纜對地短路，引起電氣設備的損壞。通過對控制程序的技術分析，該卸船機電纜卷筒原程序存在一定的缺陷，主要表現(xiàn)為：

（1）電纜卷筒經(jīng)過電纜坑換向時電纜不會碰到左右限位開關，而是懸掛在中間位置，此刻如果手柄不回零，收纜、放纜不能及時換向，造成放纜時電纜卷筒電機仍得電工作，在大車到位手柄回零時會出現(xiàn)松纜、掉纜。

圖1 電纜卷筒工作原理圖

（2）大車在遠離電纜坑位置向電纜坑中心點移動時，電纜為收纜狀態(tài)，此時電纜卷筒左右行限位中有一個處于動作狀態(tài)，就認為沒有松纜，但是在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，松纜的時候電纜也會碰到限位開關，如圖2所示。這就會產(chǎn)生一個錯誤信號，導致電纜卷筒收纜時電機不工作，造成電纜從架空的電纜橋架上滑落地面，導致電纜受損。

圖2 電纜卷筒松纜示意圖

3 電纜卷筒控制程序的改造設計

3.1 改造方案

通過以上分析可知，電纜卷筒在遠離電纜坑時不容易產(chǎn)生松纜事故，在向電纜坑靠近的過程中，易導致松纜的事故發(fā)生，故改造方案如下：

（1）進一步完善電纜卷筒控制程序，在程序中增加通過行走脈沖編碼器對卸船機大車行走位置作出判斷，保證無論卸船機的位置在電纜坑的什么位置，只要卸船機向靠近電纜坑的位置行走，電纜卷筒就開始收纜。這樣等于對電纜收纜增加了一層保護。

（2）在程序中增加一段報警停機程序。只要電纜在收纜狀態(tài)時左右行限位出現(xiàn)誤判，即當電纜卷筒左行收纜時本應該是左邊的限位開關動作而出現(xiàn)右限位開關動作時，或是當電纜卷筒右行收纜的時候本應該是右邊的限位開關動作而出現(xiàn)左限位開關動作時，行走機構就停機報警。[2]

3.2 改造步驟

（1）大車開始行走時，首先判斷大車行走的方向，若行走方向是靠近電纜坑，就把大車的當前位置從大車車輪編碼器傳送到行走編碼器中。

（2）當電纜卷筒過電纜坑時的電纜卷筒防松限位和電纜卷盤過高壓電纜坑限位同時動作，作為行走編碼器的校正點。同時把行走編碼器值送到行走校正值，對大車的具體位置進行校正，用行走編碼器值減去行走校正值得到行走位置值。

（3）當行走位置值小于-100時，說明電纜卷筒在電纜坑的左邊10米外，這時大車右行收纜。如果大車左行限位常閉點吸合，說明出現(xiàn)左右行限位判斷錯誤，斷開電纜卷筒允許，達到報警停機的目的。

（4）當行走位置值大于100時，說明電纜卷筒在電纜坑的右邊10米外，大車左行收纜。如果大車右行限位常閉點吸合，說明出現(xiàn)左右行限位判斷錯誤，斷開電纜卷筒允許，達到報警停機的目的。

改造后的電纜卷筒收纜流程圖，如圖3所示。

圖3 改造后電纜卷筒收纜流程圖

3.3 改造效果

改造前的電纜卷筒收纜流程如圖4所示。與改造后的流程圖相比較，可以看出改造后的電纜卷筒電機的工作不再單一依靠限位開關的動作，而是在限位開關的基礎上增加了大車位置的判斷。只要大車向靠近電纜坑的方向走，電纜卷筒電機運轉開始收纜，這樣可以避免由于限位開關故障或誤動作，導致松纜或是掉纜的事故發(fā)生。

圖4 改造前電纜卷筒收纜流程圖

這次改造實施后，卸船機該機構運行良好，未出現(xiàn)掉纜現(xiàn)象。通過這次改造減少了電纜的損傷，同時保證了設備的完好，減少了維修工作量，對公司的生產(chǎn)提供了有力的保障。以南通江海港務分公司出現(xiàn)的電纜損壞事故為例，該事故導致電纜截斷25米，每米電纜價格約1 000元左右，電纜費用為25 000元，電纜接頭費為2 000元，修理時間8個小時，影響生產(chǎn)11個小時，導致船舶晚離港一天，支付船方5 500美金，折合人民幣44 000元，這次事故導致公司直接損失27 000元，間接損失44 000元。因此，通過這次技術改造，為公司帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

4 結束語

卸船機在行走過程中電纜卷筒靠近電纜坑時收纜，遠離電纜坑時放纜，單純依靠限位開關易出現(xiàn)松纜、掉纜的事故。在改造過程中增加了通過行走脈沖編碼器對卸船機大車行走位置作出判斷，保證無論卸船機在電纜坑的什么位置，只要卸船機向靠近電纜坑的位置行走，電纜卷筒就開始收纜。大車行走位置和限位開關同時作用，保證電纜時刻保持收緊狀態(tài)，解決了松纜和掉纜的問題，減少了電纜的損傷，為卸船機安全運行提供了可靠的保障。

[1]汪大春.斗輪堆取料機控制電纜卷筒減速器的技術改造[J].起重運輸機械,2009(2):100-101.

[2]戴明宏,張君霞.電氣控制與PLC應用[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007.