董瑞佳

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化工程系， 河北 唐山 063200）

1 背景介紹

移動伸縮式裝船機(jī)是大宗散貨裝船作業(yè)的連續(xù)性機(jī)械，與后方皮帶機(jī)系統(tǒng)相銜接，是一種高效率的港口裝卸作業(yè)機(jī)械，在作業(yè)過程中根據(jù)船體寬度臂架長度可以自由伸縮，以滿足不同工況要求。伸縮臂架、前部溜筒以及拋料板等設(shè)備單元供電及通訊電纜（即動力纜與控制纜）需要來回移動，為了防止電纜纏繞、磨損、拉脫和散亂，常把電纜放入伸縮拖鏈中來對其形成有效保護(hù)，如圖1 所示為電纜拖鏈。隨著設(shè)備使用時間的延長、電纜的老化、現(xiàn)場煤塵及海邊咸濕空氣侵蝕，移動伸縮式裝船機(jī)伸縮拖鏈存在的問題開始逐步凸顯、故障頻發(fā)，成為制約裝船效率的瓶頸之一。

某港口公司是渤海灣重要的煤炭中轉(zhuǎn)港，對應(yīng)蒙冀鐵路、大秦鐵路遷曹支線兩條能源大動脈，在國家的“西煤東運(yùn)、北煤南運(yùn)”的能源大格局中具有舉足輕重的地位，該港口公司起步工程共有4 臺移動伸縮式裝船機(jī)，設(shè)計(jì)年吞吐量達(dá)到5 000 萬t，自2009 年投產(chǎn)以來一直處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，隨著設(shè)備使用時間的延長、電纜的老化、現(xiàn)場煤塵及海邊咸濕空氣侵蝕，移動伸縮式裝船機(jī)伸縮拖鏈存在的問題開始逐步凸顯、故障頻發(fā)，2018 年冬季11 月份，SL1 裝船機(jī)懸臂伸縮拖鏈內(nèi)部電纜出現(xiàn)扭曲、外表皮破損情況，同時拖鏈也出現(xiàn)拖鏈片掉落情況[1]。此后，4 臺裝船機(jī)懸臂伸縮拖鏈及電纜均開始不同程度出現(xiàn)電纜扭曲、拖鏈損傷情況。2019 年冬季12 月份，SL2 裝船機(jī)一根懸臂伸縮電纜完全扭斷、懸臂伸縮拖鏈直接由中間斷掉，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行。由于移動伸縮式裝船機(jī)懸臂伸縮電纜直徑偏大，伸縮拖鏈卷曲半徑偏小，即使對電纜和拖鏈進(jìn)行更換，但電纜扭斷和拖鏈損傷的情況難免發(fā)生。所以，需要開始對此問題立項(xiàng)攻關(guān)。

圖1 電纜拖鏈

2 技術(shù)改造方案

2.1 技術(shù)方案綜述

本項(xiàng)改造計(jì)劃將移動伸縮式裝船機(jī)懸臂伸縮電纜隨伸縮臂運(yùn)行移動方式由拖鏈帶動，改為垂直懸掛到滑線小車，由滑線小車在軌道上運(yùn)行帶動電纜移動方式，最大限度地保護(hù)電纜本身。并且將原有圓電纜改為船用扁電纜（CEFR，乙丙橡膠絕緣，氯丁膠護(hù)套），提高減小電纜的最小扭曲半徑，從而更加適應(yīng)該港口現(xiàn)場塵大、腐蝕性強(qiáng)的工況。改造方案示意圖如下頁圖2 所示[2]。

2.2 新電纜參數(shù)計(jì)算

經(jīng)查閱技術(shù)文件可以知道移動伸縮式裝船機(jī)伸縮原用圓電纜參數(shù)如下所示：

1）LV（低壓）電纜 CEFR/DA24×4 48 m 已用 12芯備用12 芯。

2）C（控制） 電纜 CEFR/DA30×2.5 48 m 已用15 芯備用 15 芯。

3）LV（低壓）電纜 CEFR/DA24×4 48 m 已用 16芯備用8 芯。

圖2 伸縮掛纜方案圖

4）C（控制）電纜 CEFR/DA30×2.5 48 m 已用 10芯備用20 芯。

5）C（控制）電纜 CEFR/DA30×2.5 48 m 已用 28芯備用2 芯。

由此統(tǒng)計(jì)得，控制信號電纜（30×2.5）總共90芯，其中使用53 芯，備用37 芯。低壓動力電纜（24×4）總共 48 芯，其中使用 28 芯，備用 20 芯。

控制信號電纜（2.5 mm2）選用兩根電纜，每根30芯，其中有7 芯備用。低壓動力電纜（4 mm2）可以選用兩根電纜，每根20 芯或者24 芯，其中有12 芯或者20 芯備用。（控制信號電纜和動力電纜接頭都在同一個接線箱內(nèi)，可以讓二者的備用芯互相通用，由此，將控制信號纜（2.5 mm2）備用芯數(shù)目減少為7 芯。

從移動伸縮式裝船機(jī)的尾車落料中心點(diǎn)到溜筒落料中心點(diǎn)各向外延伸1 m 即為我們需要的工字鋼長度，也就是滑車最大走行距離。由此得出：

1）SL1 裝船機(jī)工字鋼長度24 m（海側(cè)軌道到溜筒中心18 m，軌道到尾車落料點(diǎn)4 m）；

2）SL2 裝船機(jī)工字鋼長度28 m；

3）SL3 裝船機(jī)工字鋼長度32 m；

4）SL4 裝船機(jī)工字鋼長度36 m。

在不影響安全和正常使用條件下，將4 根扁電纜分兩層放置，這樣可以節(jié)省一些空間，也避免由于空間有限，電纜布置過于靠邊，被其他東西掛住，發(fā)生電纜抻斷的情況發(fā)生。

從固定臂上部梁頂?shù)狡脚_支撐梁格柵面高度約為3 m，考慮工字鋼和安全距離，掛纜垂直懸掛距離確定為2 m。在滑線小車兩側(cè)以及頭車和尾車安裝合適型式的橡膠緩沖塊，減輕小車碰撞時的沖擊，保證安全。

2.3 掛纜安裝方案設(shè)計(jì)

在固定臂頂部無縫焊接固定一根合適長度的工字鋼作為滑道，在滑道上安裝8 個滑線小車，滑線小車間用合適長度的鋼絲繩連接起來，將扁電纜間隙均勻的固定到滑線小車上，并且使頭滑線小車與伸縮臂連接，這樣當(dāng)伸縮臂前后運(yùn)動時，會帶動滑線小車運(yùn)動，從而使電纜隨動。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際測量，改為掛纜后，電纜也可以少走一段距離，確定每根電纜長度為40 m[3]。

2.4 安裝要求

1）扁電纜要采用柔性大、并具有一定抗拉伸能力，能長期適應(yīng)海邊潮氣大、腐蝕性強(qiáng)的氣候特點(diǎn)。扁電纜要留出一定的備用芯，方便以后維修。

2）工字鋼、滑線小車、鋼絲繩要選擇能夠承受四根扁電纜同時使用的強(qiáng)度要求，并有一定余量。

3）要求方案中考慮該港口NOSA 安健環(huán)五星級安全體系，施工完成后要符合該港口的要求，并對不足之處進(jìn)行改進(jìn)。

4）考慮現(xiàn)場銹蝕和震動情況，要求鋼結(jié)構(gòu)件都采取有效的防銹蝕措施（熱浸鋅），同時還要采取防螺栓松動的有效措施并添加備母。

3 改造效果

改造后的掛纜滑線小車如圖3 所示，改造效果如下：

圖3 改造后掛纜滑線小車

1）選取最早發(fā)生并且故障相對較多的SL1 裝船機(jī)，根據(jù)上述技術(shù)方案對懸臂伸縮拖鏈改掛纜進(jìn)行技術(shù)改造，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，證明該技術(shù)方案科學(xué)合理、切實(shí)可行，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃逐步在其他另外3 臺移動伸縮式裝船機(jī)上進(jìn)行類似技術(shù)改造并且效果良好。

2）解決移動伸縮式裝船機(jī)臂架伸縮拖鏈在惡劣工況過程中不易維護(hù)、穩(wěn)定性差的弊端，利用掛纜滑線小車懸掛式的工作方式妥善處理。

3）將原有圓電纜改換為船用扁電纜，不僅解決了原有電纜扭曲半徑小、易損壞的不利因素，而且延長了原電纜3～4 a 的使用周期。

4）通過更換滑線小車掛纜后可將使用壽命提升到10 a 以上甚至更長，效果顯著，如下頁表1 所示。

4 技術(shù)改造及推廣價值

本次技術(shù)改造是結(jié)合該港口在生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題與需求，首先以1 臺移動伸縮式裝船機(jī)作為嘗試，經(jīng)過一段時間的實(shí)踐檢驗(yàn)后，迅速推廣到其他另外3 臺移動伸縮式裝船機(jī)，為移動伸縮式裝船機(jī)伸縮部位電纜防護(hù)提供了新方向，將原有伸縮拖鏈升級成掛纜滑線小車，妥善地解決了伸縮部位電纜扭曲、拖鏈脫節(jié)、工況惡劣不易維護(hù)的疑難問題，可為裝船機(jī)、堆取料機(jī)、橋吊等港口移動機(jī)械設(shè)備供電問題提供了有意義的參考價值。

表1 改造前后對比一覽表