王立新 溫皓白 吳振飛 張德文 鄒云飛

1 江蘇鎮(zhèn)安電力設(shè)備有限公司 2 交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院

1 引言

為減少船舶靠港期間大氣污染物排放，保障船舶靠港安全規(guī)范使用岸電[1]，碼頭電源需通過電纜配送到船舶機(jī)組，而傳統(tǒng)岸電電纜一般通過人力或者起重機(jī)等方式輸送至船上，輸送費(fèi)時(shí)費(fèi)力[2-3]。大截面電纜存在僵性阻力大不易彎曲的問題，在水平或垂直拐角處的施工鋪設(shè)更為困難，易造成電纜損壞[4]，降低使用壽命，同時(shí)存在安全隱患。隨著我國(guó)岸電實(shí)踐的不斷深入，岸電電纜安全、高效上船顯得越來越重要。岸電電纜提送系統(tǒng)是目前解決岸基向船舶供電電纜輸送的重要設(shè)備，是港口船舶岸電系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，是船舶安全使用岸電的關(guān)鍵之一。

2 系統(tǒng)組成

港口岸電電纜臂架式提送系統(tǒng)是集岸電電纜輸送、提升、連接、控制功能于一體的臂架式系統(tǒng)，適用于高空作業(yè)并可以將多根不同型號(hào)的大截面電纜通過臂架回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮等動(dòng)作提升輸送到?？看暗闹付ㄎ恢谩Ｏ到y(tǒng)安裝在碼頭海側(cè)軌道與岸壁之間位置，可進(jìn)行固定式安裝，也可以做成移動(dòng)式，方便現(xiàn)場(chǎng)撤離和使用。系統(tǒng)主要由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、電纜卷筒、立柱、俯仰機(jī)構(gòu)、支撐輪、牽引裝置、臂架伸縮機(jī)構(gòu)、臂架、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部件組成，移動(dòng)式港口岸電電纜臂架式提送系統(tǒng)還包括底盤和運(yùn)行機(jī)構(gòu)(見圖1)。

1.底盤 2.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 3.電纜卷筒 4.立柱 5.俯仰機(jī)構(gòu) 6.支撐輪 7.牽引裝置 8.臂架伸縮機(jī)構(gòu) 9.臂架 10.運(yùn)行機(jī)構(gòu)圖1 移動(dòng)式港口岸電電纜臂架式提送系統(tǒng)

3 工作原理與主要技術(shù)參數(shù)

港口岸電電纜臂架式提送系統(tǒng)主要作用是將港口岸電電纜提送至船舶岸電受電裝置固定位置，通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)、臂架伸縮機(jī)構(gòu)和牽引裝置可分別實(shí)現(xiàn)立柱回轉(zhuǎn)、臂架俯仰、臂架伸縮、岸電電纜導(dǎo)向和二次輸送等功能。

利用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)臂架旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，具備調(diào)節(jié)自身與船舶相對(duì)位置的能力，使岸基供電與船舶受電的方向、位置更加準(zhǔn)確，輸送范圍更大，更有利于港口碼頭多船型停泊；利用俯仰機(jī)構(gòu)和臂架伸縮機(jī)構(gòu)分別對(duì)臂架俯仰角度和伸縮長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，將岸電電纜提升到所需高度，滿足不同船型立面方向的高度需求，實(shí)現(xiàn)船岸連接電纜的輸送和提升。其電纜卷筒中電纜的一端與碼頭岸電箱相連接，另一端由電纜提升輸送裝置將電纜輸送上船。

移動(dòng)式港口岸電電纜臂架式提送系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 提送系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)表

4 關(guān)鍵部件

4.1 牽引裝置

牽引裝置的主要作用是實(shí)現(xiàn)岸電電纜夾緊以及岸電電纜的二次輸送。當(dāng)臂架伸縮機(jī)構(gòu)到達(dá)預(yù)定高度，離船舶受電裝置還有一定距離時(shí)，通過牽引裝置將岸電電纜從船舷移動(dòng)至岸電受電裝置固定位置，以保證岸電電纜與船艙內(nèi)的快速插座進(jìn)行連接。

牽引裝置采用摩擦輪組形式，設(shè)有多套主動(dòng)摩擦輪和壓緊摩擦輪(見圖2)。通過三合一減速器驅(qū)動(dòng)主動(dòng)摩擦輪運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)摩擦輪上方安裝有能夠?qū)㈦娎|壓緊在主動(dòng)摩擦輪上的壓緊摩擦輪，壓緊摩擦輪在電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)下可沿豎直方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；同時(shí)電動(dòng)推桿配有磁感應(yīng)限位開關(guān)，移動(dòng)限位開關(guān)的安裝位置可調(diào)整電動(dòng)推桿的行程，對(duì)岸電電纜通過摩擦輪組時(shí)的夾緊力進(jìn)行調(diào)節(jié)。主動(dòng)摩擦輪、壓緊摩擦輪均采用鋁合金材質(zhì)，表面包覆聚氨酯橡膠以增加防滑、耐磨性能；且摩擦輪沿圓周方向設(shè)置有能夠安置電纜的凹槽，增大摩擦力的同時(shí)保護(hù)岸電電纜。通過摩擦輪與電纜之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)岸電電纜的輸送，避免采用人力拉扯電纜，對(duì)于相對(duì)較重的岸電電纜，解決了傳統(tǒng)推送裝置推力不足、傾斜處易打滑的問題。進(jìn)一步可通過增加主動(dòng)摩擦輪的半徑使岸電電纜在通過牽引裝置時(shí)曲率半徑增大，避免電纜出現(xiàn)因彎折導(dǎo)致的破損問題。

1.主動(dòng)摩擦輪 2.壓緊摩擦輪 3.電動(dòng)推桿 4.三合一減速器圖2 牽引裝置

4.2 電纜卷筒

電纜卷筒(見圖3)的主要作用是收放岸電電纜，實(shí)現(xiàn)電力的連續(xù)輸送。電纜卷筒中可以并排設(shè)置多個(gè)電纜卷盤，變頻電動(dòng)機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)電纜卷盤。電纜卷筒安裝座的內(nèi)部裝有能夠提升電纜數(shù)量的排擋機(jī)構(gòu)，排擋機(jī)構(gòu)通過滾子聯(lián)軸器與多個(gè)電纜卷盤連接。牽引裝置中主動(dòng)摩擦輪、壓緊摩擦輪的數(shù)量、位置與電纜卷盤的數(shù)量、位置相對(duì)應(yīng)，可以同時(shí)將多根不同型號(hào)的電纜提升輸送到停靠船舶上的指定位置，也可以任意選擇其中1根電纜輸送上船。

1.電纜卷盤 2.減速器 3.排擋機(jī)構(gòu)圖3 電纜卷筒

電纜卷筒有手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，手動(dòng)模式用于電纜連接或解除過程的操作，自動(dòng)模式用于電纜連接完畢后岸電供應(yīng)過程中電纜的自動(dòng)收放。自動(dòng)模式下電纜卷筒可根據(jù)潮汐的變化、船舶滿載卸載的吃水變化以及作業(yè)平臺(tái)的升降變化實(shí)現(xiàn)電纜的自動(dòng)收放，使電纜始終處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，防止由于拉力過大而造成電纜破壞，延長(zhǎng)電纜的使用壽命。

4.3 控制與操作系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、變頻電動(dòng)機(jī)、液壓泵站、電動(dòng)推桿、無線遙控器等元件組成。液壓系統(tǒng)為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)和臂架伸縮機(jī)構(gòu)提供液壓驅(qū)動(dòng)力，控制提送系統(tǒng)整體運(yùn)行過程和狀態(tài)。在收放電纜工作模式時(shí)，通過PLC控制器實(shí)時(shí)調(diào)整牽引裝置中變頻電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，使電纜在工作過程中所受張力基本不變；在岸電供電工作模式時(shí)，控制系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)調(diào)整力矩大小，使電纜實(shí)現(xiàn)自收自放并處于恒定的張力狀態(tài)下。

電氣控制系統(tǒng)具有本地控制和無線遙控兩種模式，無線遙控能夠?qū)崿F(xiàn)提送系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離操控，操作簡(jiǎn)單方便、安全可靠。此外，電氣控制系統(tǒng)設(shè)置“滿盤”和“空盤”兩種狀態(tài)的保護(hù)，觸發(fā)“滿盤”信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開啟保護(hù)無法繼續(xù)執(zhí)行收纜動(dòng)作，觸發(fā)“空盤”信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)并切斷供電，以確保安全。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來，國(guó)家倡導(dǎo)“以電代煤、以電代油”的清潔能源新模式，在港口岸電領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)用岸電技術(shù)的電纜提送系統(tǒng)需求十分緊迫。港口岸電電纜臂架式提送系統(tǒng)占地面積小，無需反復(fù)裝拆電纜，可適應(yīng)不同型號(hào)電纜的輸送，使岸電電纜的輸送更加安全、高效，具有一定的推廣價(jià)值。