龙门式起重机10kV电缆卷筒的维修改造

0 引言

海洋石油工程（青岛）有限公司（以下简称“公司”）现有 600 t 和 800 t 龙门吊起重机各 1 台，起重机在公司的发展过程中起着至关重要的作用，先后完成文昌导管架、MODEC 项目、镍矿、渤中项目、YAMAL 项目等数十个工程项目。

由于地处海边，受盐雾环境及气候条件的影响，同时龙门吊滑环箱防护等级不够，致使滑环箱出现锈蚀现象，故障频繁。另外，滑环箱内无电伴热装置，易出现结露，存在发生电气爆炸隐患。在长期使用过程中龙门吊10 kV 高压电缆卷盘出现磨损，影响电缆正常收放。公司项目任务繁重，吊装任务较多，所以保证大型吊装设备的安全使用，是促进公司正常吊装和安全生产的关键任务。因此，决定整体更换电缆卷筒及滑环箱，与龙门吊电控系统匹配，保证设备性能完整性和运行可靠性。

1 龙门式起重机现状

该 800 t 龙门吊（场内编号为 8001）的规格型号为 MU800 t，位于青岛场地浮体平台上方，是浮体平台、装焊平台区域的主要起重搬运设备。

龙门吊电缆卷筒和滑环箱位于刚腿西侧，卷筒为10 kV 高压电缆卷筒（图 1），滑环箱长宽高尺寸为110 cm×66.5 cm×66 cm，如图 2 所示。

2 维修更换部件的基本要求

2.1 滑环箱参数及要求

（1）滑环动力环为 3 环，地环 1 环（滑环招标方提供），电压 10 kV，额定电流≥250 A 。

（2）滑环箱箱体和顶盖采用 304 不锈钢材料，厚度≥2.5 mm，箱体采用国际油漆环氧漆喷涂一遍，再采用该品牌聚氨酯面漆进行覆盖喷涂防腐，保质期 2年。

（3）滑环箱内电源线、控制线需与 800 t 电气系统对接并可靠运行。

（4）滑环箱外侧张贴内部电气系统示意图，采用防腐蚀材料，强力胶黏贴，禁止在箱体上打孔固定。

（5）进线、出线所用穿线孔内外两端封堵严密，内部设置自动除湿装置（带温控），满足沿海地区高湿度环境使用，电气防护等级 IP55。

2.2 电缆卷筒基本参数

（1）大车行程约 600 m，大车运行*高速度为30 m/min。

（2）电缆长度 180 m，电缆直径 45 mm，双向电缆，电缆*小允许弯曲半径为 12 倍电缆直径，主电缆的供电电压 11 kV。收缆旋转方向，面对卷盘朝滑环箱方向顺时针旋转收缆。电缆卷筒有效容缆长度不小于350 m（不包括 5 圈摩擦圈），电缆卷筒额定载荷 2.5 t，卷筒中心安装高度约 6.5 m。

2.3 电缆卷筒改造后要求

（1）现有的电缆卷盘全部拆除，保留电缆卷盘使用的电缆，改造内容包括卷盘驱动机构（包括底座、减速器、磁滞联轴器和电机）、储缆盘（卷盘）、导缆架和其他附属部件，改造后的卷盘电控需与龙门吊工况和性能参数匹配。

（2）改造后的导缆架带有“电缆松弛”“电缆过紧”“方向限位”开关，以保护电缆。

（3）停车时电缆装置能自动锁定。

（4）滚筒或卷盘（包括条幅和外圈）进行热浸锌处理后刷漆防腐，存在空腔的结构需密封良好。

（5）更换完成后由投标方对电缆卷筒进行测试，并出具测试报告。

3 现场维修方案

3.1 施工前现场协调准备

（1）提前组织技术交底。对所有项目维修人员进行设备的技术交底，并对维修设备的具体人员就施工工艺要求、质量要求、施工注意事项等进行交底，所有施工人员均应熟悉现场、维修界面、图纸及规范、规程要求，做到人人心中有数、不盲目操作。

（2）协调 50 t 汽车吊 1 台、100 t 液压平板车 1 辆，组织人员运送大车动力电缆卷筒滑环箱等设备至 800 t龙门吊电缆卷筒更换的位置。调用电焊机 1 套，乙炔切割设备 1 套。

（3）按照技术规范要求，对所有施工工机具、检测仪器（表）、清洗设备、劳保用品等作好检验工作。

3.2 现场施工

3.2.1 原整套电缆卷盘产品拆除

将龙门吊大车开到终端位置，所有的吊钩开到安全位置，确保升降电梯不在使用、电梯里无人，然后断开高压总开关，高压测电器检测确认电源断开，随后将主电缆拆掉，然后悬挂安全警示标志。断开驱动机构减速机、滑环箱之间的连接。

3.2.2 新电缆卷盘的安装

利用汽车吊将导缆架吊住，吊车起升预紧力不超过导缆架总重量的 1/3，然后拆卸紧固螺栓，吊起放置预备好的木架上。然后依次吊装减速机、电机、滑环箱。

吊运电缆卷筒或电缆卷筒组件时，吊索具要以吊耳为吊点，不得随意绑挂吊索具，以免破坏整体尺寸结构，同时电缆卷筒的安装高度为 3 m 左右。先将电缆卷盘用螺栓固定在减速机输出件轴端的法兰盘上，调整电缆卷筒回转轴线水平且与大车运行轨迹垂直。电缆锚固点应可靠，且锚固点位于电缆卷盘水平方向的中心（指在运行轨迹所形成的铅锤面上）。固定电缆卷筒地脚。

3.2.3 新驱动机构及集电器箱的安装

（1）安装 JPC-DM5 系列磁滞式大车驱动机构的 3个动力头，每个动力头由 QAEJ90L6A 电机、MH0800磁滞联轴器、G5P60a 三级圆柱齿轮减速器组成。

（2）安装导缆架。按照吊装操作规程进行吊装作业。

（3）高压集电器接线由专业高压接线电工操作，增设电伴热部分接线布局合理、规范。

（4）确认驱动机构、高压集电器，安装结束检验合格后，主电缆通过导缆架接入高压集电器箱，然后主电缆接入高压主开关。更换后的滑环箱如图 3 所示，更换后的电缆卷筒如图 4 所示。

3.3 调试验收

（1）试运行，测试空盘、满盘信号和大车电缆分段控制信号是否正常：①放缆，从电缆盘位置开始放缆，3台电机都不驱动，M3 电机+一个制动器进行制动，M1电机制动器单独控制，放缆时制动器打开，M2 电机无制动器，全程一个制动器制动；②收缆，全程 3 台电机驱动，M1、M3 制动器打开；③满盘：离电缆坑 3.5 m 左右，向电缆坑方向行进，有满盘信号后大车减速，大车继续向电缆坑中心走的话卷盘还是 3 台电机驱动，制动器打开进行收缆，等到两个方向限位都没有时，电机不驱动，制动器抱死，卷盘不转过坑，感应到另一边的方向限位后执行放缆工况；④制动器接触器上加了一组辅助触点，其中 Q 点有输出、接触器触点无反馈时报故障（线路断路时可以报警）。

（2）导缆架配置的方向限位、过紧限位的限位测试。

（3）设定卷盘相关程序，满足改造后的电缆卷盘控制要求。

（4）大车过紧、松缆信号，以保护电缆机构测试。

（5）吊车整体运转测试，*大负荷测试。

3.4 大车动力卷盘控制模式

（1）当大车处于静止状态时，所有电机均不运转，电机运转必须通电；大车停止运转后，电缆卷盘应延迟5～10 s 正转，收揽后再停止，延迟时间可根据现场电缆受力状态进行调整。

（2）当大车向电缆坑行走时，3 台电机均通电运转，词滞动力头通过减速器减速驱动电缆卷盘旋转收取电缆。

（3）当大车向终点行走时，电机不运转，制动器不通电处于制动状态，电缆被大车从卷盘里拉出放缆。如果放缆时张力较大，可在卷盘里的电缆卷（含安全圈）＞10 圈，两台制动器制动，分段信息由凸轮给出。

（4）松缆、电缆坑、电缆拉力过大的判别：①松缆：当凸轮限位开关未显示中点时，导缆架内的方向限位不触发，判断大车的电缆松弛、报警，大车停止行走；②电缆坑正中点：导缆架内的方向限位不触发，凸轮限位触点触发；③电缆拉力过大：导缆架内的过劲限位触发且延时 1～2 s（方向限位同时触发），则报警，大车停止行走，手动放出一段电缆解除过劲状态。

3.5 项目的组织

该项目由 1 名改造小组组长、2 名钳工、2 名电工、2 名龙门吊班组成员、1 名汽车吊司机、1 名起重指挥员组成。

该项目改造一台设备工期为 4 d，在时间紧迫的情况下必须提前做好技术准备，因此在改造前将技术方案进行了充分研究。在优化设计方案后，寻找合适的原材料进行新装的制作，在确定可以满足改造要求后进行改造。

3.6 项目工期的控制

由于大型龙门吊使用成本昂贵，必须尽快完成优化，减少设备停机时间，所以该项目工期为每台车 4 d。为保证项目进度，协调修理时间后进行任务分解，将改造任务细分到每个人。工作过程中，改造小组组长亲自监督每道作业程序，必须按照预定方案实施。经过各专项人员的共同努力，提前 2 d 完成 2 台龙门吊改造任务。

4 改造的意义

4.1 设备本身

该项目的改造实施具有一定难度，原电缆卷筒不具备方向限位和过紧、过松开关，不能有效保护电缆，需对原程序进行重新修改，以满足要求。该项改造从电缆卷筒的联轴器及电机设计上找出解决问题的方法，通过对电机及 PLC 程序的改进解决了问题。此次改造对 2 台大型龙门吊的安全使用起到至关重要的作用，保证了龙门吊在各项目使用的安全性。

对于技术人员而言，龙门吊电控系统的改造不仅要掌握设备的操作和维保，还要掌握设备的结构、原理等多方面的知识，才能更好地了解和使用设备，减少故障率和设备隐患，提高设备利用率和延长设备的使用寿命。

4.2 安全意义

设备的安全使用是改造项目的*终目的。通过设备的改造保证设备的正常运转和吊装过程的安全是改造的主要任务之一。改造后，龙门吊电控系统在海边高强度盐雾侵蚀的环境下能够安全稳定运行，为公司的安全生产零伤亡目标做出贡献。

5 结束语

龙门吊是关系到公司项目进度的关键设备，及时发现龙门吊存在的问题并进行优化设计改造，不仅能降低设备的维护保养费用，还能将改造思路应用于其

他门式起重设备，为公司乃至整个行业提供一个问题的解决方案。