“油改电”轮胎吊供电电源无缝切换改造方案

周兴奎

1 “油改电”轮胎吊供电电源切换存在的问题

传统轮胎式集装箱门式起重机（以下简称轮胎吊）使用柴油发电机组作为供电系统，在堆场内作业时不受场地限制，可以自由转场作业。为确保轮胎吊能够自由转场作业，在确定轮胎吊“油改电”改造方案时，综合分析各种方案优缺点后选取低架式滑触线改造方案。

“油改电”轮胎吊携带的柴油发电机组功能发生变化，由改造前的主要动力系统转变为改造后轮胎吊转场过街辅助动力系统。“油改电”轮胎吊在堆场内作业所需的电能由市电电源供应，这导致其在作业过程中需要进行市电电源与柴油发电机组电源（以下简称柴电电源）切换，以保证设备能够自由转场作业。由于系统采用交流上电供电方式，无法直接并网切换电源，传统做法是通过2个有机械互锁功能的接触器实施硬件连锁控制来实现市电电源与柴电电源的切换。该电源切换方式存在以下问题：

（1）在进行电源切换时，电气设备需要断电重启，导致电气设备经历上电冲击的次数增加，使其使用寿命缩短且可靠性降低；

（2）控制电源切换的硬件控制回路复杂；

（3）由于柴电电源与市电电源切换时存在短暂断电间隙，需要在司机室虚拟机终端和对讲机上安装不间断电源，以减少对司机操作的影响，从而导致设备维护成本增加。

2 “油改电”轮胎吊供电电源无缝切换改造方案

2.1 改造原理

采用HINTYE“油改电”轮胎吊柴电电源与市电电源并联控制器替换轮胎吊原有柴油发电机控制面板，更新控制器的控制参数，保留柴油发电机系统原有的发动机保护功能，拆除系统原有的柴电电源接触器与市电电源接触器之间的机械互锁，使柴电电源接触器和市电电源接触器可以同时吸合，以实现柴电电源和市电电源并网供电。HINTYE控制器通过交流互感器传入的市电电源相位角等信息调整发电机的输出相位角，实现电源切换时市电电源与柴电电源并网供电，并通过提高或降低柴油机的输出功率，实现供电电源切换（见图1）。“油改电”轮胎吊供电电源无缝切换系统实现“油改电”轮胎吊换电过程自动化：当“油改电”轮胎吊行驶到换电区域时，控制器根据其实时状态完成市电电源与柴电电源的切换。

2.2 改造内容

（1）安装HINTYE“油改电”轮胎吊柴电电源与市电电源并联控制器以取代设备上原有的MRS-16控制器，由HINTYE控制器控制市电电源与柴电电源的无缝切换。HINTYE控制器具有MRS-16控制器所有的发动机保护功能。

（2）在市电电源上电端安装电流互感器（见图2），用以检测市电电源的频率和相位等信息。HINTYE控制器可以通过采集到的信息同步柴油机发电，以实现柴电电源与市电电源的无冲击并网。

（3）修改控制回路（见图3），实现HINTYE控制器对柴电电源与市电电源切换的控制。

（4）修改可编程逻辑控制器程序，以便HINTYE控制器有效判断电源切换时机，避免误动作。

2.3 技术创新

（1）“油改电”轮胎吊供电电源无缝切换改造解决了轮胎吊“油改电”后供电系统的缺陷，实现柴电电源与市电电源的无缝切换。

（2）与全电能过街系统相比，“油改电”轮胎吊供电电源无缝切换系统的改造费用较低，改造工作量较小，改造周期较短。

（3）保留原轮胎吊系统的柴油发电机组，柴电电源与市电电源切换的控制原理简单，功能实现相对比较容易。

3 “油改电”轮胎吊供电电源无缝切换改造效果

（1）实现“油改电”轮胎吊过转场时电源的无缝切换，使电气设备在“油改电”轮胎吊切换电源时免受上电冲击的影响。

（2）在“油改电”轮胎吊切换电源时无须断电，因此，不需要对设备进行编码器清零操作，从而提高设备的操作效率。

（3）不间断供电有助于降低司机室虚拟机终端和对讲机供电维护成本。

（4）改造成本较低，实用价值较高，有利于促进“油改电”轮胎吊的推广应用。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2014-02-17）