一种港口岸电电缆臂架式提送系统

王立新 温皓白 吴振飞 张德文 邹云飞

1 江苏镇安电力设备有限公司 2 交通运输部水运科学研究院

1 引言

为减少船舶靠港期间大气污染物排放，保障船舶靠港安全规范使用岸电[1]，码头电源需通过电缆配送到船舶机组，而传统岸电电缆一般通过人力或者起重机等方式输送至船上，输送费时费力[2-3]。大截面电缆存在僵性阻力大不易弯曲的问题，在水平或垂直拐角处的施工铺设更为困难，易造成电缆损坏[4]，降低使用寿命，同时存在安全隐患。随着我国岸电实践的不断深入，岸电电缆安全、高效上船显得越来越重要。岸电电缆提送系统是目前解决岸基向船舶供电电缆输送的重要设备，是港口船舶岸电系统的重要子系统，是船舶安全使用岸电的关键之一。

2 系统组成

港口岸电电缆臂架式提送系统是集岸电电缆输送、提升、连接、控制功能于一体的臂架式系统，适用于高空作业并可以将多根不同型号的大截面电缆通过臂架回转、俯仰、伸缩等动作提升输送到停靠船舶的指定位置。系统安装在码头海侧轨道与岸壁之间位置，可进行固定式安装，也可以做成移动式，方便现场撤离和使用。系统主要由回转机构、电缆卷筒、立柱、俯仰机构、支撑轮、牵引装置、臂架伸缩机构、臂架、液压系统、电气系统、润滑系统等部件组成，移动式港口岸电电缆臂架式提送系统还包括底盘和运行机构(见图1)。

1.底盘 2.回转机构 3.电缆卷筒 4.立柱 5.俯仰机构 6.支撑轮 7.牵引装置 8.臂架伸缩机构 9.臂架 10.运行机构图1 移动式港口岸电电缆臂架式提送系统

3 工作原理与主要技术参数

港口岸电电缆臂架式提送系统主要作用是将港口岸电电缆提送至船舶岸电受电装置固定位置，通过回转机构、俯仰机构、臂架伸缩机构和牵引装置可分别实现立柱回转、臂架俯仰、臂架伸缩、岸电电缆导向和二次输送等功能。

利用回转机构对臂架旋转角度进行调整，具备调节自身与船舶相对位置的能力，使岸基供电与船舶受电的方向、位置更加准确，输送范围更大，更有利于港口码头多船型停泊；利用俯仰机构和臂架伸缩机构分别对臂架俯仰角度和伸缩长度进行调整，将岸电电缆提升到所需高度，满足不同船型立面方向的高度需求，实现船岸连接电缆的输送和提升。其电缆卷筒中电缆的一端与码头岸电箱相连接，另一端由电缆提升输送装置将电缆输送上船。

移动式港口岸电电缆臂架式提送系统的主要技术参数见表1。

表1 提送系统技术参数表

4 关键部件

4.1 牵引装置

牵引装置的主要作用是实现岸电电缆夹紧以及岸电电缆的二次输送。当臂架伸缩机构到达预定高度，离船舶受电装置还有一定距离时，通过牵引装置将岸电电缆从船舷移动至岸电受电装置固定位置，以保证岸电电缆与船舱内的快速插座进行连接。

牵引装置采用摩擦轮组形式，设有多套主动摩擦轮和压紧摩擦轮(见图2)。通过三合一减速器驱动主动摩擦轮运动，主动摩擦轮上方安装有能够将电缆压紧在主动摩擦轮上的压紧摩擦轮，压紧摩擦轮在电动推杆驱动下可沿竖直方向进行直线运动；同时电动推杆配有磁感应限位开关，移动限位开关的安装位置可调整电动推杆的行程，对岸电电缆通过摩擦轮组时的夹紧力进行调节。主动摩擦轮、压紧摩擦轮均采用铝合金材质，表面包覆聚氨酯橡胶以增加防滑、耐磨性能；且摩擦轮沿圆周方向设置有能够安置电缆的凹槽，增大摩擦力的同时保护岸电电缆。通过摩擦轮与电缆之间的摩擦力实现岸电电缆的输送，避免采用人力拉扯电缆，对于相对较重的岸电电缆，解决了传统推送装置推力不足、倾斜处易打滑的问题。进一步可通过增加主动摩擦轮的半径使岸电电缆在通过牵引装置时曲率半径增大，避免电缆出现因弯折导致的破损问题。

1.主动摩擦轮 2.压紧摩擦轮 3.电动推杆 4.三合一减速器图2 牵引装置

4.2 电缆卷筒

电缆卷筒(见图3)的主要作用是收放岸电电缆，实现电力的连续输送。电缆卷筒中可以并排设置多个电缆卷盘，变频电动机通过减速器驱动电缆卷盘。电缆卷筒安装座的内部装有能够提升电缆数量的排挡机构，排挡机构通过滚子联轴器与多个电缆卷盘连接。牵引装置中主动摩擦轮、压紧摩擦轮的数量、位置与电缆卷盘的数量、位置相对应，可以同时将多根不同型号的电缆提升输送到停靠船舶上的指定位置，也可以任意选择其中1根电缆输送上船。

1.电缆卷盘 2.减速器 3.排挡机构图3 电缆卷筒

电缆卷筒有手动和自动两种模式，手动模式用于电缆连接或解除过程的操作，自动模式用于电缆连接完毕后岸电供应过程中电缆的自动收放。自动模式下电缆卷筒可根据潮汐的变化、船舶满载卸载的吃水变化以及作业平台的升降变化实现电缆的自动收放，使电缆始终处于动态平衡状态，防止由于拉力过大而造成电缆破坏，延长电缆的使用寿命。

4.3 控制与操作系统

控制系统由PLC、变频器、变频电动机、液压泵站、电动推杆、无线遥控器等元件组成。液压系统为回转机构、俯仰机构和臂架伸缩机构提供液压驱动力，控制提送系统整体运行过程和状态。在收放电缆工作模式时，通过PLC控制器实时调整牵引装置中变频电动机的输出转矩，使电缆在工作过程中所受张力基本不变；在岸电供电工作模式时，控制系统通过实时检测信号调整力矩大小，使电缆实现自收自放并处于恒定的张力状态下。

电气控制系统具有本地控制和无线遥控两种模式，无线遥控能够实现提送系统的远距离操控，操作简单方便、安全可靠。此外，电气控制系统设置“满盘”和“空盘”两种状态的保护，触发“满盘”信号时，系统自动开启保护无法继续执行收缆动作，触发“空盘”信号时，系统会发出警报并切断供电，以确保安全。

5 结语

近年来，国家倡导“以电代煤、以电代油”的清洁能源新模式，在港口岸电领域，对应用岸电技术的电缆提送系统需求十分紧迫。港口岸电电缆臂架式提送系统占地面积小，无需反复装拆电缆，可适应不同型号电缆的输送，使岸电电缆的输送更加安全、高效，具有一定的推广价值。