轮胎式集装箱门式起重机取电小车优化改造

◎ 陈紫阳 南沙集装箱码头分公司

1.引言

为推进绿色港口建设，加快现有集装箱码头以柴油发电机为动力源的轮胎式集装箱门式起重机改造为由港区电网供电的“油改电”技术改造工作。某集装箱码头公司目前完成轮胎式集装箱门式起重机（简称 RTG）的“油改电”工作。通过港区内高压直流变电所变压变频为680V/DC，再经过滑触线和取电小车实现对RTG的整机供电。目前，某司的RTG采用的Conductix-Wampfler（康稳）取电小车系统，在实际运行过程中频繁出现取电小车限位连锁故障，严重影响正常的码头生产作业，同时也存在一定的安全隐患。随着港口生产作业量的不断增加，意味着RTG作业效率需要进一步提高，而作业效率的提升更加需要设备的稳定性能够得到切实的保障，所以，降低RTG取电小车限位连锁故障尤为重要和紧迫。

2.取电小车工作原理

轮胎式集装箱门式起重机取电小车主要由控制系统、动力系统、执行机构三个主要部分组成。其中，取电小车电箱为控制系统部分，主要负责控制取电小车动作和电力接入；空压机箱为动力系统，主要负责取电小车的动力来源；取电小车机构为执行机构，主要负责执行取电小车取电动作与维持取电。RTG到达指定目标集装箱堆场柴电转换对位区后，RTG上的取电小车激光传感器发射激光至堆场对位板，经反射传感器接收激光信号，此时，取电小车系统转由人工操作。当操作人员按下取电小车臂架伸出按钮后，取电小车电箱里的PLC控制空压机箱中的开闭锁电磁阀接通，取电小车开/闭锁气缸开锁工作，开锁到位后限位器触发开锁信号输入PLC，PLC控制伸出电磁阀通电，取电小车伸出气缸，等气缸完成工作后将集电架伸出，伸出到位后触发限位器，伸出信号输入PLC，PLC控制空压机箱中的开闭锁电磁阀断电，取电小车开闭锁气缸闭锁，完成取电动作。

3.取电小车限位连锁故障原因分析

根据取电小车限位连锁故障，主要常规故障为取电小车在RTG进场时，经过柴电转换对位区，开始转换柴电后，出现取电小车臂架行程回缩的情况。当取电小车在进入到取电小车导向板的时候，由于控制系统设定默认取电小车已经在滑触线轨道内，在没有外力的作用下，取电小车臂架可能会因为内外平衡轮的间隙过大，导致伸出限位传感器因距离过大失效的情况，最终导致取电小车限位连锁故障。（见图1）

图1 内外平衡轮间隙过大

4.取电小车机构机械和电气改造优化方案

步骤一：RTG设备在出场时，经过了换电区，转换柴电后取电小车明显有缩回的情况，在进入到导向板的时候，由于控制系统默认取电小车在滑触线轨道里，没有输出气压把取电小车推紧压在导向板上，平衡轮间的间隙就增加了的伸出限位的感应距离，距离变大后伸出限位感应不到挡板出现故障停止设备的作业状态。针对取电小车平衡轮间隙在15-18mm之间的情况，维修的方向锁定在加大平衡轮直径和改造平衡轮基座方面。

图2 增加取电小车到位自锁功能

图3 经过减速区后解除自锁功能

表1 改造前后取电小车故障次数对比

步骤二：通过修改取电小车控制程序，增加取电小车到位自锁功能，使取电小车在进场取电时空压机长时间通电打气，并且使取电侧伸出气缸电池阀开路，使伸出气缸获得驱动压力，将取电小车的集电器紧压在滑线架的导向板上。（见图2）

步骤三：在步骤一修改取电小车控制程序的基础上，合理利用RTG大车行走的减速信号，增加一个进场后解除自锁的功能，使取电小车在正常进入到滑触线后，空压机会自动停止工作，驶出滑触线前提前启动工作。（见图3）

5.实施效果检验

步骤一：通过多次试验，最终采取加大2mm 直径的平衡轮更换原来的内外平衡轮，同时改造平衡轮基座，将内外平衡轮间隙减少3mm，调整后取电小车平衡轮间隙在8-11mm之间，现场测试发现，伸出信号丢失情况发生次数有明显减少，取电小车连锁故障频率有一定程度的降低。

步骤二：通过第一次试验，在没有改变集电架机械结构的情况下，取电小车能顺利进入滑触线的钢槽内部，取电小车不再出现连锁故障。但是，由于取电小车连接后一直在堆场内进行吊运集装箱作业，由于伸出的气缸一直工作自带压力，启动元件容易造成内泄，压缩空气的泄露造成空压机频繁启动或通电工作，最终导致空压机因过热跳闸，无法正常工作。

步骤三：为解决空压机频繁启动或通电工作，在PLC内部增加了解除自锁连锁后，取电小车的空压机在大车经过减速限位后停止工作的程序，既保证了进场后空压机不因频繁启动、长时间通电工作导致过热跳闸，同时也保证了出场时，空压机能提前启动，确保出场时压力充足。

图4 改造前后取电小车故障次数

通过为期3个月的跟踪统计(表1、图4)，取电小车故障次数从原有平均每月290.4 次/月，降低到66.33次/月。事实证明，针对RTG平衡轮、平衡轮基座、取电小车电气进行一系列机械和电气改造，能够大幅度降低取电小车连锁故障，进而使取电小车故障频率降低。

6.结语

通过对RTG的平衡轮、平衡轮基座机械结构和取电小车机构电气优化改造，降低取电小车限位连锁故障，提高设备的有效出勤时间和设备稳定性，进而提高设备的产量，同时也降低设备维护成本。该优化方案实施方便、改造费用低廉，施工难度低，容易推广，为使用同类型的RTG取电小车系统的港口企业提供对应的故障解决方案。