朱永剛

營(yíng)口集裝箱碼頭有限公司

1 引言

營(yíng)口集裝箱碼頭共計(jì)37臺(tái)輪胎式龍門(mén)起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)RTG)均進(jìn)行了“油改電”技術(shù)改造，安裝了自動(dòng)取電小車(chē)。投入使用后發(fā)現(xiàn)，取電小車(chē)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(jì)分析，取電小車(chē)的故障占比超過(guò)50%，其中由氣壓回路引發(fā)的取電小車(chē)故障高達(dá)35%(見(jiàn)表1)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，研究出一套可行的技改方案。

表1 RTG電氣故障統(tǒng)計(jì)

2 自動(dòng)取電小車(chē)原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的利弊分析

原自動(dòng)取電小車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、伸縮氣缸和解閉鎖氣缸組成(見(jiàn)圖1)。智能繼電器接受外圍的各種信號(hào)和指令，進(jìn)行邏輯分析輸出控制指令，控制解、閉鎖電磁閥驅(qū)動(dòng)解閉鎖氣缸伸出或縮回，從而實(shí)現(xiàn)解、閉鎖功能；同時(shí)控制伸出、縮回電磁閥，驅(qū)動(dòng)伸縮氣缸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)取電小車(chē)的伸出或縮回。

圖1 原自動(dòng)取電小車(chē)工作原理

原自動(dòng)取電小車(chē)的優(yōu)點(diǎn)有：

(1)該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的解閉鎖機(jī)構(gòu)，當(dāng)取電小車(chē)閉鎖后，可依靠機(jī)械連桿的自鎖功能將取電小車(chē)固定在縮回位置，不需要?dú)鈮旱某掷m(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(dòng)取電小車(chē)伸出或者縮回；沒(méi)有氣壓支持時(shí)，氣缸可在外力作用下輕松地實(shí)現(xiàn)伸出或者縮回，保證了取電小車(chē)在滑觸線(xiàn)上取用市電作業(yè)時(shí)良好的隨動(dòng)性，卸除了RTG在大車(chē)行走或者作業(yè)時(shí)對(duì)取電小車(chē)的外力沖擊。

原自動(dòng)取電小車(chē)存在的缺陷有：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以空壓機(jī)為動(dòng)力來(lái)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(dòng)系統(tǒng)的使用壽命短；氣路系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，維護(hù)工作量大，維修成本高。

3 改造方案與實(shí)施

改造方案保留了原自動(dòng)取電小車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，摒棄了氣壓傳動(dòng)存在的缺陷，選擇液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)小車(chē)；用電液推桿取代伸縮氣缸、電動(dòng)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(dòng)取電小車(chē)的優(yōu)勢(shì)最大化[2-3]。

3.1 新方案結(jié)構(gòu)原理

自動(dòng)取電小車(chē)的機(jī)構(gòu)包括集電小車(chē)、伸縮臂、電液推桿、電動(dòng)推桿(見(jiàn)圖2)。兩伸縮臂的下端連接機(jī)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(chē)連接于兩伸縮臂之間。電動(dòng)推桿的底座連接機(jī)座，電動(dòng)推桿的伸縮桿向下延伸連接機(jī)械連桿，智能繼電器控制解、閉鎖接觸器來(lái)接通電動(dòng)推桿的電源，以實(shí)現(xiàn)解鎖、閉鎖功能。

1.電液推桿 2.電動(dòng)推桿 3.伸縮臂 4.集電小車(chē)圖2 取電小車(chē)的結(jié)構(gòu)

3.2 新方案控制流程

新方案控制流程見(jiàn)圖3。當(dāng)RTG拖動(dòng)自動(dòng)取電小車(chē)由柴電動(dòng)力切換成市電動(dòng)力，駛?cè)牖|線(xiàn)時(shí)，智能繼電器根據(jù)司機(jī)遠(yuǎn)程的控制指令，首先控制解鎖接觸器接通電動(dòng)推桿的電源，電動(dòng)推桿得電縮回，帶動(dòng)機(jī)械連桿解鎖集電小車(chē)。安裝在電動(dòng)推桿底座上的檢測(cè)開(kāi)關(guān)將解鎖信號(hào)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(dòng)推桿的電源，電動(dòng)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(shí)常通電磁閥得電斷開(kāi)電液推桿進(jìn)、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(dòng)伸縮臂推動(dòng)集電小車(chē)伸出到位后，安裝在集電小車(chē)框架的檢測(cè)開(kāi)關(guān)將集電小車(chē)伸出到位的信號(hào)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(chē)的伸出位置。待RTG拖動(dòng)取電小車(chē)駛?cè)牖|線(xiàn)采用市電動(dòng)力后，智能繼電器斷開(kāi)常通電磁閥的電源，常通電磁閥導(dǎo)通電液推桿進(jìn)、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(dòng)狀態(tài)。

1.電液推桿 2.電動(dòng)推桿 3.伸縮臂 4.集電小車(chē) 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(chē)新方案控制流程

當(dāng)RTG拖動(dòng)自動(dòng)取電小車(chē)由市電動(dòng)力切換成柴電動(dòng)力，駛出滑觸線(xiàn)時(shí)，智能繼電器根據(jù)遠(yuǎn)程司機(jī)的指令，首先控制常通電磁閥得電，常通電磁閥斷開(kāi)電液推桿進(jìn)、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(méi)有檢測(cè)到集電小車(chē)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(chē)伸出到位的信號(hào)。待RTG拖動(dòng)取電小車(chē)切換成柴電動(dòng)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(dòng)伸縮臂帶動(dòng)集電小車(chē)縮回，安裝在底座中間的檢測(cè)開(kāi)關(guān)將集電小車(chē)縮回到位信號(hào)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(shí)控制閉鎖接觸器接通電動(dòng)推桿的電源，鎖緊集電小車(chē)；安裝在電動(dòng)推桿底座的檢測(cè)開(kāi)關(guān)將閉鎖信號(hào)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(dòng)推桿的電源，同時(shí)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(dòng)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(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱保護(hù)和雙向自鎖功能。通過(guò)智能繼電器控制伸出、縮回接觸器來(lái)接通電液推桿的電源，實(shí)現(xiàn)伸出、縮回功能。電動(dòng)推桿為內(nèi)有微動(dòng)停止開(kāi)關(guān)、自鎖式直流電動(dòng)推桿。通過(guò)智能繼電器控制解、閉鎖接觸器來(lái)接通電動(dòng)推桿的電源，實(shí)現(xiàn)解鎖、閉鎖功能。電液推桿和電動(dòng)推桿都具有自鎖功能，斷電后將無(wú)法進(jìn)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(jìn)出油接口之間。當(dāng)常通電磁閥得電時(shí)，斷開(kāi)電液推桿的進(jìn)、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(shí)，導(dǎo)通電液推桿的進(jìn)、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(jī)構(gòu)和電液推桿處于自由隨動(dòng)狀態(tài)。

3.4 新方案改造實(shí)施

在硬件上要根據(jù)取電小車(chē)伸縮力量的大小和距離的長(zhǎng)短選型電液推桿和電動(dòng)推桿[4]。將電液推桿安裝在原自動(dòng)取電小車(chē)伸縮氣缸的位置，電動(dòng)推桿安裝在原自動(dòng)取電小車(chē)解閉鎖氣缸的位置，然后將原氣缸配備的檢測(cè)開(kāi)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(dá)和伸縮油缸，將電液馬達(dá)放置到原來(lái)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(jī)和各個(gè)電磁閥的控制線(xiàn)路，重新安裝電源模塊、伸出縮回接觸器，并添加一個(gè)柴電信號(hào)參與取電小車(chē)控制，形成可靠保護(hù)。同時(shí)，通過(guò)重新編寫(xiě)智能繼電器內(nèi)部的梯形圖程序，完善各個(gè)環(huán)節(jié)的互鎖控制邏輯。

4 新方案的優(yōu)勢(shì)

新方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐低溫性能好、故障率低、維護(hù)容易，具體優(yōu)勢(shì)有如下幾點(diǎn)：

(1)電液推桿驅(qū)動(dòng)伸縮臂聯(lián)桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)集電器小車(chē)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(duì)電液推桿提供過(guò)壓保護(hù)。

(2)由智能繼電器直接控制電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)機(jī)械連桿鎖緊集電器小車(chē)，電動(dòng)推桿動(dòng)作穩(wěn)定、啟動(dòng)快捷、換向簡(jiǎn)單，只需要接觸器顛倒電動(dòng)推桿電源的極性就可實(shí)現(xiàn)換向驅(qū)動(dòng)。

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

(4)在電液推桿油缸的進(jìn)出油接口之間加裝了常通電磁閥，保證了取電小車(chē)在滑觸線(xiàn)上取用市電作業(yè)時(shí)具有良好的隨動(dòng)性，避免了RTG在大車(chē)行走或者作業(yè)時(shí)對(duì)取電小車(chē)的外力沖擊。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)RTG取電小車(chē)的改造，降低了取電小車(chē)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(jiǎn)單易行，可為同類(lèi)型的RTG取電小車(chē)改造提供一定的參考。