轮胎式集装箱龙门起重机移动供电装置气动系统优化

何国荣

广州港股份有限公司南沙集装箱码头分公司（以下简称“南沙三期码头”）有60台轮胎式集装箱龙门起重机（以下简称“场桥”）。为了响应国家节能减排和建设绿色港口的号召，南沙三期码头将场桥供电方式由柴油发电机供电改为由港区电网直接供电。南沙三期码头场桥配置的移动供电装置采用德国Conductix-Wampfler滑触线移动供电装置，配套铝基不锈钢线体滑触线，主要用于接入市电。场桥移动供电装置的控制系统和作业环境较为复杂，其故障次数占场桥故障总数的比例一直居高不下，严重影响码头堆场装卸作业计划和效率。为了解决场桥移动供电装置在运行过程中因气动系统故障而导致装置损坏的问题，本文在分析移动供电装置损坏原因的基础上，提出移动供电装置气动系统优化改造方案，即在原气动系统中增加微型气动系统保护器，以提高移动供电装置的安全可靠性。

1 场桥移动供电装置损坏情况

2018―2020年南沙三期码头场桥移动供电装置发生机械损坏88次（见表1），其中：因移动供电装置自身故障而造成机械损坏69次，占总损坏次数的比例为78.4%。由此可见，为了保障码头场桥作业安全性和稳定性，提升码头作业效率，有必要优化改造场桥移动供电装置。

2 场桥移动供电装置损坏原因

南沙三期码头场桥移动供电装置采用空气压缩机作为动力源，其工作原理（见图1）如下：移动供电装置可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）接收外围信号和指令，通过逻辑运算输出控制指令，控制开闭锁电磁阀驱动开闭锁气缸伸缩，从而实现开闭锁功能，同时控制伸缩电磁阀驱动伸缩气缸工作，实现移动供电装置伸缩。

场桥移动供电装置气动系统长时间工作后，电磁阀内部弹簧和气管老化变形，导致气动系统因各部件间出现间隙而产生漏气现象。随机选取南沙三期码头10台场桥，测量其气动系统压力（见表2），其中有5台场桥的移动供电装置气动系统压力无法达到正常值6 kPa。在气动系统压力长期偏低的情况下，移动供电装置对滑触线的预紧力不足，导致碳刷偏磨或松脱，从而造成移动供电装置损坏。

3 场桥移动供电装置气动系统优化方案

场桥移动供电装置气动系统由空气压缩机、伸缩气缸和开闭锁气缸组成，空气压缩机皮碗老化、气缸密封圈磨损内泄、气管老化泄漏、电磁阀内部弹簧和气管老化变形等都有可能造成气动系统气压不足。综合考虑气动系统工作原理、机械结构、施工工艺和设备作业方式等因素，设计3种场桥移动供电装置气动系统优化方案（见表3），并依据可行性分析结果，最终选择加装气动系统保护器方案。

3.1 气动系统保护器设计

气动系统保护器由气动压力开关、二位单通电磁阀、输入输出气管等组成，其控制结构如图2所示。

（1）气动控制机构 气动控制机构由气动压力开关组成，当空气压缩机工作时，压缩空气从储气罐进入气动压力开关。气动压力开关按预先设定的压力闭合或断开：当空气压缩机正常运转时，气动压力开关处于闭合状态;当储气罐内气压达到设定压力上限时，压缩空气经橡皮顶动顶针，再通过跳桥使跳簧带动跳板，使胶木座内动触头分离，从而切断控制电路，使电动机停止转动;当储气罐内气压降至设定压力下限时，跳桥重新起跳，接通电路。

（2）电动控制机构 电动控制机构由阀体和电磁阀线圈组成。通电时，电磁阀线圈产生电磁力，将关闭件从阀座上提起，阀门关闭;断电时，电磁力消失，弹簧将关闭件压在阀座上，阀门打开。

（3）控制逻辑 通电后，系统压力低于空气压缩机启动点压力，压力开关连通系统电路开启空气压缩机，电磁阀线圈得电，电磁力将关闭件从阀座上提起，阀门关闭。当系统压力达到空气压缩机关闭点压力时，压力开关断开系统电路关闭空气压缩机，电磁阀线圈失电，电磁力消失，弹簧将关闭件压在阀座上，阀门打开连通气动系统，用较高的系统压力驱动气动系统。当系统压力降至空气压缩机启动点压力时，电路接通重新工作。

3.2 气动系统保护器安装

（1）将气动压力开关安装在空气压缩机储气罐出口，将二位单通常闭电磁阀P口安装在气动压力开关出气口，将系统出气口安装在电磁阀T口，螺紋接口使用生料带以加强其密封性。安装完毕后，加压检查系统气密性。

（2）将系统220 V零线与火线接入压力开关，将空气压缩机的火线进线和电磁阀的火线进线接入压力开关开启点。当空气压缩机工作时，电磁阀得电闭合。

（3）调试压力开关，使开启点压力大于气动系统最低维持压力的110%，关闭点压力等于气动系统最大压力。

（4）调试完毕后，对接入线缆和气管进行理线绑扎，以防线路钩挂导致管线破损。

（5）试机正常后完成安装。

4 场桥移动供电装置气动系统优化效果

南沙三期码头选取8台场桥（1～8号场桥）实施移动供电装置气动系统优化改造。为了检验优化改造效果，比较  2021年11月至2022年1月南沙三期码头优化改造后的1～8号场桥与未优化改造的9～16号场桥移动供电装置气动系统故障和机械损坏情况（见表4）。结果显示：优化改造后的1～8号场桥移动供电装置故障率明显下降，未发生机械损坏，应用效果良好。鉴于优化改造后的场桥运行稳定，南沙三期码头后续已按此方案对剩余52台场桥实施优化改造。南沙三期码头60台场桥移动供电装置气动系统全部实施优化改造后，场桥移动供电装置年均机械损坏次数由29.6次下降至8.0次，在有效降低场桥维修成本的同时，大大提升设备稳定性。

5 结束语

在场桥移动供电装置上加装气动系统保护器的优化改造方案有效解决了场桥移动供电装置气动系统压力不足的问题，有利于降低场桥移动供电装置故障率和场桥维修频次，节省场桥维修成本，有效保障码头安全高效生产，能够为港口行业同类移动供电装置优化改造提供思路和参考。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2022-06-06）