朱永剛

營口集裝箱碼頭有限公司

1 引言

營口集裝箱碼頭共計37臺輪胎式龍門起重機(以下簡稱RTG)均進行了“油改電”技術(shù)改造，安裝了自動取電小車。投入使用后發(fā)現(xiàn)，取電小車易出現(xiàn)故障影響作業(yè)效率[1]。根據(jù)公司2018年四季度RTG的電氣故障統(tǒng)計分析，取電小車的故障占比超過50%，其中由氣壓回路引發(fā)的取電小車故障高達35%(見表1)。經(jīng)過反復(fù)試驗，研究出一套可行的技改方案。

表1 RTG電氣故障統(tǒng)計

2 自動取電小車原驅(qū)動系統(tǒng)的利弊分析

原自動取電小車驅(qū)動系統(tǒng)由空氣壓縮機、伸縮氣缸和解閉鎖氣缸組成(見圖1)。智能繼電器接受外圍的各種信號和指令，進行邏輯分析輸出控制指令，控制解、閉鎖電磁閥驅(qū)動解閉鎖氣缸伸出或縮回，從而實現(xiàn)解、閉鎖功能；同時控制伸出、縮回電磁閥，驅(qū)動伸縮氣缸動作，實現(xiàn)取電小車的伸出或縮回。

圖1 原自動取電小車工作原理

原自動取電小車的優(yōu)點有：

(1)該驅(qū)動系統(tǒng)中的解閉鎖機構(gòu)，當(dāng)取電小車閉鎖后，可依靠機械連桿的自鎖功能將取電小車固定在縮回位置，不需要氣壓的持續(xù)支持，安全可靠。

(2)伸縮氣缸在有固定壓力支持的情況下能可靠驅(qū)動取電小車伸出或者縮回；沒有氣壓支持時，氣缸可在外力作用下輕松地實現(xiàn)伸出或者縮回，保證了取電小車在滑觸線上取用市電作業(yè)時良好的隨動性，卸除了RTG在大車行走或者作業(yè)時對取電小車的外力沖擊。

原自動取電小車存在的缺陷有：驅(qū)動系統(tǒng)以空壓機為動力來源，其輸出的工作氣壓不穩(wěn)定；氣路受低溫影響嚴(yán)重；氣管容易老化，驅(qū)動系統(tǒng)的使用壽命短；氣路系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，維護工作量大，維修成本高。

3 改造方案與實施

改造方案保留了原自動取電小車的優(yōu)點，摒棄了氣壓傳動存在的缺陷，選擇液壓系統(tǒng)驅(qū)動小車；用電液推桿取代伸縮氣缸、電動推桿取代解閉鎖氣缸，根據(jù)電氣控制要求完善了智能繼電器的控制邏輯，將自動取電小車的優(yōu)勢最大化[2-3]。

3.1 新方案結(jié)構(gòu)原理

自動取電小車的機構(gòu)包括集電小車、伸縮臂、電液推桿、電動推桿(見圖2)。兩伸縮臂的下端連接機座，電液推桿的底座連接其中一伸縮臂的上端，電液推桿的伸縮桿橫向延伸連接另一伸縮臂的上端，集電小車連接于兩伸縮臂之間。電動推桿的底座連接機座，電動推桿的伸縮桿向下延伸連接機械連桿，智能繼電器控制解、閉鎖接觸器來接通電動推桿的電源，以實現(xiàn)解鎖、閉鎖功能。

1.電液推桿 2.電動推桿 3.伸縮臂 4.集電小車圖2 取電小車的結(jié)構(gòu)

3.2 新方案控制流程

新方案控制流程見圖3。當(dāng)RTG拖動自動取電小車由柴電動力切換成市電動力，駛?cè)牖|線時，智能繼電器根據(jù)司機遠程的控制指令，首先控制解鎖接觸器接通電動推桿的電源，電動推桿得電縮回，帶動機械連桿解鎖集電小車。安裝在電動推桿底座上的檢測開關(guān)將解鎖信號反饋給智能繼電器后，智能繼電器控制解鎖接觸器關(guān)斷電動推桿的電源，電動推桿自鎖保持解鎖狀態(tài)。智能繼電器控制伸出接觸器接通電液推桿的電源，同時常通電磁閥得電斷開電液推桿進、出油路之間的連接，恢復(fù)電液推桿自身的自鎖功能。電液推桿驅(qū)動伸縮臂推動集電小車伸出到位后，安裝在集電小車框架的檢測開關(guān)將集電小車伸出到位的信號反饋給智能繼電器，智能繼電器控制伸出接觸器切斷電液推桿的電源，電液推桿的自鎖功能保持集電小車的伸出位置。待RTG拖動取電小車駛?cè)牖|線采用市電動力后，智能繼電器斷開常通電磁閥的電源，常通電磁閥導(dǎo)通電液推桿進、出油路的連接，解除電液推桿的自鎖功能，使得伸縮臂和電液推桿處于自由隨動狀態(tài)。

1.電液推桿 2.電動推桿 3.伸縮臂 4.集電小車 5.智能繼電器 6.解鎖接觸器 7.閉鎖接觸器 8.伸出接觸器 9.縮回接觸器 10.常通電磁閥圖3 取電小車新方案控制流程

當(dāng)RTG拖動自動取電小車由市電動力切換成柴電動力，駛出滑觸線時，智能繼電器根據(jù)遠程司機的指令，首先控制常通電磁閥得電，常通電磁閥斷開電液推桿進、出油路之間的連接，恢復(fù)電液推桿的自鎖功能。如果智能繼電器沒有檢測到集電小車伸出到位，就控制伸出接觸器接通電液推桿的電源，直至智能繼電器收到集電小車伸出到位的信號。待RTG拖動取電小車切換成柴電動力后，智能繼電器控制縮回接觸器接通電液推桿的電源；電液推桿驅(qū)動伸縮臂帶動集電小車縮回，安裝在底座中間的檢測開關(guān)將集電小車縮回到位信號反饋給智能繼電器，智能繼電器控制縮回接觸器關(guān)斷電液推桿的電源，同時控制閉鎖接觸器接通電動推桿的電源，鎖緊集電小車；安裝在電動推桿底座的檢測開關(guān)將閉鎖信號反饋到智能繼電器后，智能繼電器控制閉鎖接觸器關(guān)斷電動推桿的電源，同時關(guān)斷常通電磁閥的電源。

3.3 關(guān)鍵元件的特性

電液推桿、電動推桿和電磁閥等關(guān)鍵元件的特性直接影響方案的可行性。

電液推桿具有過流、過載、過熱保護和雙向自鎖功能。通過智能繼電器控制伸出、縮回接觸器來接通電液推桿的電源，實現(xiàn)伸出、縮回功能。電動推桿為內(nèi)有微動停止開關(guān)、自鎖式直流電動推桿。通過智能繼電器控制解、閉鎖接觸器來接通電動推桿的電源，實現(xiàn)解鎖、閉鎖功能。電液推桿和電動推桿都具有自鎖功能，斷電后將無法進行伸縮，保持當(dāng)前伸出或者縮回的位置。

常通電磁閥安裝在電液推桿油缸的進出油接口之間。當(dāng)常通電磁閥得電時，斷開電液推桿的進、出油路之間的連接，恢復(fù)電液推桿的自鎖功能；當(dāng)常通電磁閥斷電時，導(dǎo)通電液推桿的進、出油路之間的連接，解除電液推桿自鎖功能，使得伸縮臂聯(lián)桿機構(gòu)和電液推桿處于自由隨動狀態(tài)。

3.4 新方案改造實施

在硬件上要根據(jù)取電小車伸縮力量的大小和距離的長短選型電液推桿和電動推桿[4]。將電液推桿安裝在原自動取電小車伸縮氣缸的位置，電動推桿安裝在原自動取電小車解閉鎖氣缸的位置，然后將原氣缸配備的檢測開關(guān)安裝到相應(yīng)的位置即可。為了方便檢修，可分離電液推桿的馬達和伸縮油缸，將電液馬達放置到原來氣泵柜中，利用高壓油管與油缸相連，將常通電磁閥固定到伸縮油缸上。

配電柜內(nèi)拆除原空壓機和各個電磁閥的控制線路，重新安裝電源模塊、伸出縮回接觸器，并添加一個柴電信號參與取電小車控制，形成可靠保護。同時，通過重新編寫智能繼電器內(nèi)部的梯形圖程序，完善各個環(huán)節(jié)的互鎖控制邏輯。

4 新方案的優(yōu)勢

新方案結(jié)構(gòu)簡單、耐低溫性能好、故障率低、維護容易，具體優(yōu)勢有如下幾點：

(1)電液推桿驅(qū)動伸縮臂聯(lián)桿機構(gòu)帶動集電器小車伸出或縮回，內(nèi)部設(shè)有調(diào)壓閥，不僅保持伸出或者縮回的壓力穩(wěn)定，而且對電液推桿提供過壓保護。

(2)由智能繼電器直接控制電動推桿驅(qū)動機械連桿鎖緊集電器小車，電動推桿動作穩(wěn)定、啟動快捷、換向簡單，只需要接觸器顛倒電動推桿電源的極性就可實現(xiàn)換向驅(qū)動。

(3)液壓油路采用高壓優(yōu)質(zhì)橡膠軟管，使用周期長，在滿足工作壓力的情況下可長期保持良好的密封性。平時維護工作量少，只需保證油路無滲漏、油質(zhì)低溫性能好。

(4)在電液推桿油缸的進出油接口之間加裝了常通電磁閥，保證了取電小車在滑觸線上取用市電作業(yè)時具有良好的隨動性，避免了RTG在大車行走或者作業(yè)時對取電小車的外力沖擊。

5 結(jié)語

通過對RTG取電小車的改造，降低了取電小車的故障率，提高了RTG的作業(yè)效率和港口碼頭的裝卸效率，且改造方案簡單易行，可為同類型的RTG取電小車改造提供一定的參考。