五洲国际码头起重机小车机构移动供电系统的改造

0 引言

天津五洲国际集装箱码头有限公司配备有12台岸边集装箱起重机 (以下简称岸桥)，其小车机构采用的移动供电方式为采用IGUS拖链系统，该系统在使用初期由于故障率低、维护成本低，是国内主要集装箱码头岸桥设备广泛采用的移动供电系统。近年来，随着我公司岸桥设备使用年限的增加，IGUS拖链系统逐渐体现出其在使用上存在的一些弊端，具体表现为: 1) 拖链链节由塑料构成，塑料材质主体在户外海边盐雾条件下不可避免地会老化、脆裂和磨损，只能达到设计寿命( 15 a 左右) 的三分之一左右，且必须定期检查，如需更换必须全套替换，维护成本比较大; 2) 塑料拖链弯曲环节多，电缆与链节上的分隔片摩擦，造成外皮磨损，电缆的使用寿命短。3) 拖链系统由众多链节构成，活动关节较多，若1个链节损环、卡滞即导致整个系统故障停机，严重时会使整个拖链拱起坠落造成严重事故; 4) 拖链出现断裂故障，造成停机，对生产造成极大影响。

鉴于此，使用6、7年后的拖链已经很难满足公司高负荷连续运行需要，为保证岸桥设备安全高效运行，必须设计出高可靠的小车移动供电解决方案。

1 滑触线技术

近年来，由于拖链供电系统存在的技术问题不能从根本上得到解决，滑触线移动供电技术作为第3 代岸桥小车移动供电系统正逐步在其他集装箱码头得到推广和使用，并取得了较好的使用效果。对比拖链供电系统其主要优点体现为:

1) 运行可靠性高，可有效避免集装箱作业高空坠物隐患; 2) 使用寿命长，设备生命周期维护成本低; 3) 可满足集装箱码头全气候条件下作业需求; 4) 无线通信采用非接触式数据传输，可靠性高，免维护。

2 滑触线系统供电系统回路

1) 动力线采用3 相4 线方式，分别为L1、L2、L3、PE，其中3 相动力滑触线采用载流量为1 000 A 的铝导线，DHH－700/1000A，接地线采用载流量为320 A的铝导线，DHH－200/320A。

2) 紧停信号原来经过拖令电缆的紧停线改用

2 根紧停滑触线E－STOP、E－STOP 构成回路，紧停滑触线采用载流量为320 A的铝导线，DHH－200/320A。

3) 远程I/O控制电源AC220V 采用2 根载流量为500 A的铜导线CL、CN，DHHT－160/500A。

4) 小车与电气房PLC之间的通信采用漏波电缆和无线通信的方案;

3 滑触线选型

1) 滑导线选择无锡永大产品，该产品广泛应用于国内港口油改电项目，技术可靠性高;

2) 滑导线导体采用上等铝型材，碳刷采用摩根产品，具有导电面积大，散热性好，许用载流量大;

3) 滑触线导体与电刷间采用V型接触面，接触面更大，高速运行更稳定，*高运行速度可达到340 m/min;

4) 选用摩根碳刷，具有良好的润滑性，能有效抑制电弧的产生; 采用特殊配方的工程塑料，具有良好的阻燃性，耐温可达到75 ℃，防护等级IP23;

5) 滑触线供电系统机械设计完全适合集装箱起重机结构，在前、后大梁采用双回路供电，集电器采用双碳刷受电，保证前后大梁过渡时整个小车系统供电稳定性和可靠性;

6) 集电器支架采用不锈钢，弹簧采用上等不锈钢弹簧钢制作，保证集电器碳刷与母材接触压力稳定，碳刷使用寿命长;

7) 整套设备易损件只有碳刷和弹簧，维护保养费用低;

8) 结构简单，日常维护简单;

9) 整套设备钢结构件均采用热浸锌处理或其他防腐处理，产品使用寿命长。

4 无线通信回路

1) 小车滑触线系统的关键技术是控制信号的传输问题，原来拖链系统里除了动力线和紧停信号线以外，小车上的所有控制信号均通过无线系统与主机进行联系，通信系统采用西门子公司的工业无线移动通讯技术SCALANCEW。

2) 原来小车PLC通过拖链系统光纤电缆与电气房主PLC进行CP－215 通讯，采用安川215 协议方式，滑触线系统中无线发射模块SCALANCEW784 IWLAN 接入点 ( AP) 要求工业以太网的形式接入，故在主PLC和小车PLC上需要各配置一块安川的以太网模块CP－218，转换成以太网形式接入无线发射装置，无线方案的1次图见图1。

3) 漏波电缆采用日立产品，具有抗干扰能力强、衰减小、定向发射等特点，已经广泛应用于地铁、高速轨道线等场合。漏波电缆内部均匀布置了信号泄漏口，既保证发射的方向，又能保证发射的功率。同时配合定向接收天线，安装时使电缆泄漏口方向朝地面，定向天线的接收面对应泄漏口的方向朝天安装，可以保证信号可靠接收，又不会干扰附近机器。现场安装时，要求漏波电缆与天线之间的距离为0.2 m左右 (定向天线从司机室引出，安装于集电器一侧，与集电器同步滑行) ，漏波电缆的发射信号会在5 m以外大幅衰减，经现场测试，改造后不会对其他设备形成干扰。

4 ) RCoax 漏 波 电 缆 的接入点由符合IEEE802. 11 b/g ( 2. 4 GHz) 标准的 SCALANCEW784－1 组成，数据传输速率理论高达54 Mbit/s。经试验台测试，在接收天线与漏波电缆之间为0.2m距离时，平均传输速率为8·10 Mbit/s，按照视频信号传输所需要约10 M带宽计算，已经适合所有小车信号的传输，方便以后增容时所需。

5 滑触线及无线通讯的可靠性解决方案

5. 1 动力电源

原来接入后大梁接线箱 ( JB7) 的司机室3相电源 (R/S/T6502) 改线进入JB7 旁边增加的接线箱 ( JB04) ，做为滑触线和拖令电缆动力的公共进线电源JB04 内并联安装滑触线动力电源开关和拖令电缆的动力电源开关。

在小车司机室顶部安装1 个双电源开关箱( JB03) ，内部安装有1 个ABB 的双电源开关，将滑触线动力电源 (主电源) 与拖令电缆的动力电源 (备用电源) 分别接入双电源开关的进线端子;在试运行期间，采用滑触线动力电源作主电源，该双电源开关具备欠压、失压、缺相等保护功能。当动力滑触线出现非正常故障时，开关自动切换到备用电源供电; 故障跳闸切换电源后，待排除故障后由维修人员对双电源开关进行手动恢复到主电源供电。

5. 2 紧停信号

紧停信号原来从后大梁接线箱 ( JB7) 经拖令电缆引到司机室顶接线箱 ( JB10)，再引到司机室右联动台 (101.1) ，安装滑触线后，进JB7 的信号改线进入JB04，经过开关后接入滑触线，在滑触线中单独安装2根紧停线，在滑触线集电器侧将紧停信号接入司机室顶JB03内，再接入JB10紧停信号接线端子。

5. 3 投光灯控制

岸桥投光灯分布在桥吊的各个位置，原来控制电缆通过拖令电缆系统引入司机室内，司机可操作各个位置的投光灯开关。安装滑触线系统后，投光灯的控制信号进入PLC的I/O模块，经过通信方式与外部投光灯进行控制，改造后的投光灯控制系统做到与原来控制系统一样的操作方便，同时可以司机室控制和外部控制。

5. 4 重锤和极限旁路信号

重锤和极限旁路信号原来通过拖令电缆进入主电控系统，采用滑触线后采用进入PLC的I/O模块。

5. 5 无线通信系统

采用滑触线系统后，原来的215的光缆通信改为无线通信方式，在试运行期间，程序切换到无线通信方式 (CP218通信)，如果无线通信出现故障时，可通过程序切换开关切换到215 (光缆) 通信方式。每根滑触线的两端均安装断路器，用于滑触线与拖链电缆之间切换及方便滑触线检修。

6 改造经济性分析

岸桥小车机构移动供电系统改造的经济性体现见表1所示。

7 结论

小车滑触线移动供电系统作为第3代岸桥小车移动供电系统，体现出了良好的经济性和技术可靠性，在国内其他港口的实际应用过程中，取得了较好的使用效果。