E-RTG集電小車掉碳刷檢測(cè)的探索

引言

綠色港口發(fā)展已成為當(dāng)今世界各國(guó)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的重要窗口、建設(shè)綠色低碳環(huán)保交通運(yùn)輸體系的重要內(nèi)容和推動(dòng)港口可持續(xù)發(fā)展的重要方向,具有十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱"我司")積極響應(yīng)"創(chuàng)建綠色環(huán)保低碳港口"的口號(hào),對(duì)傳統(tǒng)的輪胎式龍門吊(RTG)進(jìn)行了"油改電"改造(E-RTG),以減少對(duì)能源的消耗和對(duì)大氣的污染。我司的E-RTG采用的是低空滑觸線供電方式,其工作原理為:在作業(yè)堆場(chǎng)架設(shè)由城市電網(wǎng)供電的滑觸線,通過(guò)E-RTG集電小車集電器上的碳刷與滑觸線滑動(dòng)接觸,從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)供電。當(dāng)E-RTG需要到其他堆場(chǎng)作業(yè)時(shí),則需切換到小柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供電,切斷市電供電并收回集電小車。到相應(yīng)的堆場(chǎng)再將集電小車伸出,重新將集電器引導(dǎo)入滑觸線后切換成市電供電。

1集電小車安全隱患

現(xiàn)有的雙碳刷組取電的集電小車,基本上都沒(méi)有任何措施用于檢測(cè)集電器上的碳刷是否正常處于滑線中,一旦出現(xiàn)集電器的碳刷未能正常進(jìn)入滑線或在作業(yè)過(guò)程中異常掉出滑道的情況,靠操作司機(jī)主動(dòng)觀察很難及時(shí)發(fā)現(xiàn),且該處又是視野盲區(qū),基本都是情況比較嚴(yán)重時(shí)才會(huì)有所發(fā)覺(jué),容易造成集電小車的損壞及滑線大面積的破壞,引起較大的經(jīng)濟(jì)損失。

2安全保護(hù)的探索

為了降低出現(xiàn)掉碳刷情況所引起的損失,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資料收集與技術(shù)研討,我們提出了采用四級(jí)接觸器方案和電流檢測(cè)方案雙功能結(jié)合方式來(lái)檢測(cè)進(jìn)場(chǎng)時(shí)和作業(yè)時(shí)的碳刷狀態(tài)。

2.1四級(jí)接觸器方案

將原來(lái)市電切換三級(jí)接觸器換成四級(jí)接觸器(其目的是能檢測(cè)地相碳刷),在四級(jí)主接觸器的碳刷端分別安裝一個(gè)中間繼電器和一個(gè)相序繼電器,將中間繼電器和相序繼電器聯(lián)鎖到主接觸器控制回路,同時(shí)給機(jī)上的PLC一個(gè)輸入信號(hào)用于PLC控制大車聯(lián)鎖。在E-RTG以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)場(chǎng)時(shí),集電小車的地相碳刷沒(méi)有進(jìn)入滑線,相線和地線將不構(gòu)成回路,這時(shí)中間繼電器不吸合,或者當(dāng)相線沒(méi)有進(jìn)入滑線時(shí),相序繼電器報(bào)錯(cuò),觸點(diǎn)也不吸合,這時(shí)主接觸器控制回路不通,線圈不得電,無(wú)法進(jìn)行柴/市電切換,同時(shí)在換電區(qū)處報(bào)故障。

改造后電氣原理圖如圖1所示,控制回路原理圖如圖2所示。

注意:由于集電小車采用雙碳刷組取電,在市電狀態(tài)下四級(jí)接觸器方案會(huì)失效。

2.2電流檢測(cè)方案

針對(duì)切換成市電運(yùn)行狀態(tài)后,因雙碳刷組取電使得四級(jí)接觸器方案不起作用、無(wú)法實(shí)現(xiàn)掉碳刷檢測(cè)的問(wèn)題,我們提出采用電流檢測(cè)方案。綜合比較單相電流檢測(cè)和零序電流檢測(cè)兩種模式,最后選定利用零序電流檢測(cè)保護(hù),即:正常情況下三相電流的相量和等于零,公式為Ia＋I(xiàn)b＋I(xiàn)c=0,若出現(xiàn)集電小車某相掉碳刷的情況,這時(shí)穿過(guò)電流互感器的三相電流相量和不等于零,其相量和為Ia＋I(xiàn)b＋I(xiàn)c=I,通過(guò)與電流檢測(cè)保護(hù)裝置預(yù)定動(dòng)作電流值Ie相比較,如I>Ie,則電流繼電器保護(hù)動(dòng)作,經(jīng)PLC控制使大車停止動(dòng)作。故通過(guò)在其中一條主回路上加裝電流互感器及電流繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)在市電狀態(tài)下的相線掉碳刷檢測(cè),電流檢測(cè)接線示意圖如圖3所示。

3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施四級(jí)接觸器方案和電流檢測(cè)方案,需要根據(jù)每臺(tái)設(shè)備工況選擇合理比例的電流互感器。選擇比例太小的話,容易燒毀電流互感器:選擇過(guò)大的話,靈敏度不夠,起不到保護(hù)作用。

在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn),四級(jí)接觸器方案能滿足進(jìn)場(chǎng)時(shí)檢測(cè)掉碳刷功能,但零序電流檢測(cè)與理論存在一定的差異?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試在掉一個(gè)相線碳刷情況下,大車從10%到全速動(dòng)作時(shí),電流互感器對(duì)應(yīng)的電流是0.3~1.3A,在以低于10%的速度運(yùn)行時(shí)無(wú)法檢測(cè)到電流,若是以大車最小電流來(lái)作為設(shè)定值需要在電流繼電器上繞的匝數(shù)就很多,則在正常狀態(tài)下大車在加速時(shí)和雙回路的特性將使電流檢測(cè)的誤動(dòng)作頻繁出現(xiàn),且起升所產(chǎn)生的電流有可能燒毀繼電器,所以需要反復(fù)測(cè)試來(lái)設(shè)定每臺(tái)設(shè)備電流繼電器的動(dòng)作值(現(xiàn)在設(shè)定值為2A左右,大車對(duì)應(yīng)的速度為50%),并在程序上加延時(shí)檢測(cè)用以區(qū)分誤動(dòng)作。

4結(jié)語(yǔ)

這兩個(gè)方案結(jié)合使用能夠大大降低由于集電小車掉碳刷所引起的損失,同時(shí)填補(bǔ)了設(shè)備廠商的技術(shù)空白。然而這兩個(gè)方案還是存在不足,即在市電狀態(tài)下:(1)無(wú)法對(duì)單一地相碳刷進(jìn)行檢測(cè):(2)大車運(yùn)行低于50%速度的情況下電流檢測(cè)功能存在缺失,即處于無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)的狀態(tài)。同時(shí),該技術(shù)暫時(shí)無(wú)法完全避免對(duì)集電小車和滑觸線的損傷,后續(xù)需進(jìn)一步探索完善技術(shù)方案,使保護(hù)措施更加到位。