RTG“油改电”自动取电小车的改进

  国内集装箱码头公司在节能减排中对主要耗油设备轮胎吊（RTG）进行了“油改电”的改造，码头采用的取电小车大多是钢丝绳牵引的插拔式取电小车和自动接驳驶入式取电小车（自动取电小车）两种方式，营口集装箱码头有限公司采用的是康稳移动供电设备上海有限公司生产的自动取电小车。自动取电小车在安全方面优于插拔式取电小车，但是由于是新产品，自2009年投入使用后，出现了一些故障，影响“油改电”的利用率。取电小车的完好率直接影响着“油改电”技术的利用率。

一、自动取电小车的结构及作用

自动导入取电小车主要分为驱动机构、导入机构、取电机构和电气控制系统。驱动机构由1台空压机、多个气路控制电磁阀、1个伸缩气缸、1个开闭锁气缸和1套四连杆伸缩机构构成；保证取电小车在驶入/出过程中可靠地推靠在导入区挡板上，沿着固定的导入轨迹进入喇叭口，驶入滑触线。导入机构由2个导入提升轮、8个小车导向轮、2个小车行走轮、2个小车防跳轮和可以上下滑动的集电小车车体组成；让取电小车沿着导入区导入轨迹运行进入喇叭口，驶入滑触线，保证取电小车安全行驶在轨道上，取电作业安全可靠。取电机构是由8个集电器和1个小车电箱组成；两组（4个一组）集电器的电刷和滑触线紧密接触，利用电缆将稳定的市电输入小车电箱，为RTG提供动力。电气控制部分主要是取电小车位置检查开关、控制开关、气路控制电磁阀和控制单元组成，和RTG进行信息交换。有效监测取电小车的工作位置，为司机的远程操作提供信息支持，控制单元将司机的命令转送到取电小车的执行元件，达到控制取电小车自动驶入/出的目的。

二、自动取电小车的控制和使用

图1、2 分别是自动取电小车驶入/出堆场时发电机和市电转换的控制流程。注意事项：司机在进行操作RTG进入/出堆场时要求慢速行驶（在取电小车被检测到伸出的情况下系统自动限速至10%），轮胎尽量沿车轨道中心线行驶，严禁走出车道黄线，保证对位信号的可靠检测，防止冲出故障或者意外发生。

三、自动取电小车故障分析和对策

自2010年初改造完成投入使用（尤其是刚开始的2年内）以来，取电小车总是不停地出现故障，排除司机的误操作外，自动取电小车的构成部位都可以引发故障，所以对自动取电小车的维护是保证其完好率的关键。

1.空压机故障

空压机是自动取电小车驶入/出堆场的原动力，一旦空压机发生故障无法工作，该RTG无法驶入/出堆场利用市电作业或转换其他堆场作业。“油改电”一般采用0.1/8型空压机，空压机不能长时间的连续运转，否则就会因为过热损坏。据统计从2010—2012 年 4 月（质保期）共损坏空压机40多台，几乎全部是因长时间工作电机过热损坏。根据试验，该型号的空压机连续运转30min以上就有发生过热损坏的可能；一般情况下正常运转约5～6min后就可以达到设定压力（8MPa），压力开关动作切断空压机电源，当空压机罐体压力低于设定压力（4～5MPa）时压力开关控制接通空压机工作电源。引发空压机长时间工作的原因很多，主要集中在管路漏气、阀门关闭不严及工作机制等。为此，对取电小车控制作如下改进。

经长期的故障跟踪、维修和分析，闭锁气缸电磁阀存在一个弊端，内部阀芯需要＞5.5MPa的气压才能将阀芯推到打开状态，否则阀芯行程不到位，产生漏气故障；原自动取电小车的设计是只要取电小车不在缩回位置（由伸缩气缸行程限位提供检测信号），闭锁气缸就处于打开的状态。对此控制进行整改：修改控制单元的程序，利用市电准备好信号来控制开闭锁气缸电磁阀，即当自动取电小车驶入导入区进入滑触线时，控制单元就可以检测到市电准备好信号（当RTG没有收到市电准备好信号和自动取电小车没有伸出/缩回信号的情况下无法进行大车行走），此时控制单元就发出切断闭锁气缸电磁阀的信号，让闭锁气缸处于关闭状态。

上述改造在一定程度上减少了空压机的损坏，但是仍然无法克服空压机本身缺陷造成的损坏。原取电小车的设计是在小车电箱有电的情况下，控制单元就输出指令吸合空压机电源接触器，然后空压机电源仅靠自身的压力开关控制，如图3。根据空压机的特点和公司的工作机制，对空压机控制进行整改：添加一个时间继电器KT，设定时间为6min，保证空压机连续工作（正常工作或空压机本身故障仍长时间运转）6min后切断空压机电源；改变空压机压力开关控制主回路的作用，利用它的两个触点参与控制回路控制。一方面可以有效保证空压机工作到设定压力时断开空压机电源；另一方面可以在空压机达到设定压力后断开KT的电源，清空计时，待下次空压机工作时重新计时，如图4。

空压机本身的设计是当空压机工作到设定压力时，压力开关动作，一方面切断空压机的电源，另一方面打开机械阀释放空压机泵头的残余压力，防止空压机在下次启动时带负载启动，造成启动电流大损坏电机。在现实工作中，由于RTG频繁地转、过场作业，导致气泵经常在工作中就会被断开电源，此时压力开关没有动作，空压机泵头的残余压力没有进行释放，当再次启动时就存在带负载启动。建议空压机生产厂安装一个常开电磁阀代替原来由压力开关控制的机械排气阀，电磁阀电源和空压机并联，当空压机工作时，电磁阀得电关闭排气阀，当空压机断电后，电磁阀断电自动复位到常开状态将空压机泵头的压力释放。

上述改进，基本上解决了在空压机保护和气路监控、维修方面的故障。

2.小车行走轮

自动取电小车驶入导入区进入滑触线后，集电小车的全部重量由两个125mm的行走轮支撑，并且保证集电小车在滑触线内灵活移动。据统计，从2010年初—2012年8月，公司在用的36台取电小车的行走轮都进行了更换。行走轮一旦发生损坏（外部塑料层和内部轴承金属层脱离）将会对取电小车带来巨大安全隐患：首先在滑触线内行走，两组集电器高度不同，会引发电刷和滑触线接触**，使设备突然断电，存在重大安全隐患；行走时电刷盒会和滑触线的连接器外壳相互刮碰，导致固定电刷盒的u形架变形，和滑触线刮碰，引发滑触线和集电小车损坏的重大故障，此类故障公司共出现9次，损失重大；尤其是自动取电小车在驶入/出导入区的喇叭口时，一定会将集电小车或者喇叭口刮坏，此类故障出现过12次，损失喇叭口10个。

行走轮大面积损坏的原因，一方面是产品存在质量问题，对全部行走轮进行了更换。另一方面经过现场跟踪RTG作业的实际情况分析，走轮受力如图5。行走轮共受到5个作用力，其中N1是正常的压力和其他4个额外力。集电小车通过一个可以上下滑动的滑块和四连杆伸缩机构的滑柱连接，根据设计需求，

RTG作业时左右摇摆产生的推拉力N4、N5和因大车轨道起伏引发上下窜动的压力与拉力N2、N3完全由滑块和滑柱之间吸收消化掉，滑块和滑柱之间必须保证完全活动自如，摩擦力为零，否则会将上述外力传到集电小车由行走轮硬性吸收，加速行走轮的损坏。为此，一方面向厂商建议完善设计并建议滑块镶嵌轴承和滑柱之间减少摩擦力，另一方面寻求*佳润滑方案。经过近1年多的实验、跟踪，*终利用发动机的润滑油，在滑柱顶端注油10ml，润滑效果可达3个月。

3.集电器

集电器由取电臂、u型架、电刷盒、电刷和电缆组成，其中关键是u型架的检查维护。电刷盒仅靠u型架的刚性夹住电刷盒，当取电小车驶入/出导入区经过

喇叭口时受到挤压力，长时间会发生变形，一旦维护不及时就会造成损害喇叭口、刮坏滑触线和损害集电小车的故障。所以在检查时要注意观察u型架是否和电刷盒紧密接触，一旦发生变形或者开口变大就要及时进行处理，防止引发故障或故障扩大。u型架的日常检查需要每周一次，必须保证u型架的可靠工作。另外要检查集电器电缆的长短是否适中，没有摩擦痕迹，尤其是B相电缆需要额外调整，防止和行走轮发生摩擦。上述现象共发生故障3次，都是因为电缆摩擦破皮发生对地短路故障。另外电刷需要半年排查一次，当磨损到有效高度的2/3时建议进行更换。

4.其他

四连杆伸缩机构有润滑油孔，当春、秋换季时要进行注油保养；各种位置检测开关在调试时位置已经设定完成，需要在日常检查时检查其是否紧固，防止松动检测距离发生变化引发故障或者损坏电器元件。