王敬剛，高立新，唐劍輝，賀宏兵

（大船集團(tuán)山海關(guān)船舶重工有限公司，河北秦皇島 066206）

1 現(xiàn)狀

大船集團(tuán)山海關(guān)船舶重工有限公司現(xiàn)有龍門/門座式起重機(jī)77 臺(tái)，地面供電方式全部采用磁滯式電纜卷筒裝置供電。裝置由地面電閘箱、電纜錨定、電纜溝、導(dǎo)向架、動(dòng)力調(diào)速系統(tǒng)、卷盤組成，其中動(dòng)力調(diào)速系統(tǒng)由三相異步電機(jī)和磁滯聯(lián)軸器組成（圖1）。

起重機(jī)在駛向電纜錨位行走時(shí)，電機(jī)通電工作，通過磁滯驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行差速調(diào)整在經(jīng)過減速機(jī)驅(qū)動(dòng)卷盤旋轉(zhuǎn)收卷電纜，收纜過程與起重機(jī)大車運(yùn)行同步（圖2）。

駛離電纜錨位時(shí)，電機(jī)通電且相序不變，大車運(yùn)行時(shí)拖拽電纜，使卷盤產(chǎn)生大于磁滯驅(qū)動(dòng)器的扭矩，迫使卷盤釋放電纜。電機(jī)與起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)同步起動(dòng)，起重機(jī)停止時(shí)根據(jù)大車滑行情況，選擇對(duì)卷筒電機(jī)延時(shí)斷電（圖3）。

2 存在的問題

圖1 電纜卷筒裝置

圖2 駛向電纜錨位

圖3 駛離電纜錨位

磁滯式電纜卷筒正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)均為恒轉(zhuǎn)矩輸出，回收電纜時(shí)，電纜卷入層數(shù)不斷增多，電纜旋入半徑逐漸增加，電纜在卷盤的切向力不斷減小，峰值為距離電纜錨定最近點(diǎn)；但在釋放電纜時(shí)，電纜卷入層數(shù)不斷減少，電纜旋入半徑不斷減小，電纜在卷盤的切向力反而不斷增加。此時(shí)，由于電纜的釋放是由于大車的拖拽，拖拽產(chǎn)生的扭矩大于磁滯驅(qū)動(dòng)器的磁扭矩，因此，釋放電纜相比回收電纜過程，電纜在卷筒產(chǎn)生的切向力更大，峰值為距離電纜錨定最遠(yuǎn)點(diǎn)。切向力即電纜拉力，電纜卷筒故障、電纜溝異物阻滯，卷盤異物阻滯均能使電纜拉力突然增加，較大的拉力會(huì)破壞電纜錨定、導(dǎo)向架、卷盤和電纜。而電纜錨定被破壞后，電纜連同電閘箱一起被破壞，造成線路端子短路，使上一級(jí)線路開關(guān)跳閘，導(dǎo)致大面積停電，后果頗為嚴(yán)重。

3 改進(jìn)方案

為解決上述問題，通過采用檢測(cè)電纜在導(dǎo)向輪內(nèi)產(chǎn)生的壓力和位移制定兩種方案為起重機(jī)電纜卷筒加裝電纜防拉伸裝置，防止異常故障對(duì)供電系統(tǒng)造成破壞。

3.1 方案1：檢測(cè)導(dǎo)向輪位移

工作原理：異常故障造成電纜拉力增加時(shí)，必然使導(dǎo)向架下部兩側(cè)導(dǎo)向輪壓力增加，將此壓力轉(zhuǎn)換為位移，并經(jīng)限位開關(guān)反饋至電氣控制系統(tǒng)，完成大車動(dòng)作停止、電纜卷筒動(dòng)作停止、電纜卷筒超載異常報(bào)警等信號(hào)（圖4、圖5）。

適用范圍：適用于普通設(shè)備。

圖4 檢測(cè)導(dǎo)向輪位移結(jié)構(gòu)原理

圖5 檢測(cè)導(dǎo)向輪位移電氣原理

3.2 方案2：檢測(cè)導(dǎo)向輪壓力

工作原理：電纜在導(dǎo)向架內(nèi)運(yùn)行時(shí)，對(duì)導(dǎo)向架下部兩側(cè)導(dǎo)向輪產(chǎn)生不同壓力，將此壓力經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)數(shù)顯裝置在司機(jī)操控室顯示，因?yàn)殡娎|是在導(dǎo)向架兩側(cè)運(yùn)行，可以為兩側(cè)傳感器區(qū)分：回收、釋放并獨(dú)立顯示數(shù)據(jù)（圖6、圖7）。

適用范圍：適用于關(guān)鍵設(shè)備、重要設(shè)備，可實(shí)時(shí)檢測(cè)電纜卷筒所處的回收、釋放狀態(tài)及此狀態(tài)下電纜拉力數(shù)值，并設(shè)定預(yù)警拉力值、停止拉力值。

圖6 檢測(cè)導(dǎo)向輪壓力結(jié)構(gòu)原理

4 改進(jìn)效果

大船集團(tuán)山海關(guān)船舶重工有限公司為了保證起重設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，每班制由一名員工負(fù)責(zé)在電纜卷筒側(cè)看護(hù)，遇異常情況后通知司機(jī)停車。改進(jìn)后，系統(tǒng)能根據(jù)限位器或傳感器感知異常情況提前自動(dòng)停車，司機(jī)也可在操控室實(shí)時(shí)了解電纜卷筒運(yùn)轉(zhuǎn)情況及拉力狀態(tài)。相比安裝視頻監(jiān)控，更能準(zhǔn)確掌握異常臨界點(diǎn)，省去一名員工的看護(hù)。這樣，大船集團(tuán)山海關(guān)船舶重工有限公司共77 臺(tái)龍門/門座式起重機(jī)，每班可節(jié)約77 名員工，不但節(jié)約成本，而且安全性也顯著提高。目前兩種方案正在并行推廣實(shí)施。

圖7 檢測(cè)導(dǎo)向輪壓力電氣原理