一種新型滾裝多功能應(yīng)急裝置的研制

于 江

天津港滾裝碼頭有限公司

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一種新型滾裝多功能應(yīng)急裝置的研制

于 江

天津港滾裝碼頭有限公司

針對滾裝碼頭商品車作業(yè)中，長期存在商品車因電瓶沒電或輪胎沒氣造成的作業(yè)動(dòng)態(tài)延誤現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一種適用于滾裝碼頭的新型多功能應(yīng)急裝置，實(shí)現(xiàn)了車輛應(yīng)急啟動(dòng)和補(bǔ)氣等功能，滿足了故障商品車接卸要求，提高了作業(yè)效率。

應(yīng)急裝置； 滾裝； 汽車； 電瓶

1 引言

天津港滾裝碼頭汽車及滾裝貨物的年吞吐量達(dá)70萬輛以上。在日常作業(yè)中，由于商品車輛經(jīng)過長時(shí)間海運(yùn)，部分車輛會出現(xiàn)電瓶沒電、輪胎胎壓不足等情況，造成車輛不能正常行駛。針對上述情況，以往解決辦法主要是采用備用電瓶直接搭電、車輛跨接、外請救援車等應(yīng)急啟動(dòng)，但這些應(yīng)急啟動(dòng)方式工作強(qiáng)度大、效率低且容易誤操作。因此亟需研制一種適合滾裝作業(yè)的多功能應(yīng)急裝置，減少對裝卸效率及港口船舶動(dòng)態(tài)的影響。

2 設(shè)計(jì)思路

通過深度調(diào)查，市場上沒有適合滾裝碼頭作業(yè)要求的相關(guān)應(yīng)急設(shè)備。為此，技術(shù)部門對研制新型救援裝置展開攻關(guān)，設(shè)計(jì)了以下3種方案。

2.1 方案一：引擎動(dòng)力型

車上配置1臺動(dòng)力輸出設(shè)備，可提供12 V、24 V電壓轉(zhuǎn)換輸出，輸出設(shè)備動(dòng)力由車輛引擎提供，且為氣泵提供電力輸出。配置電瓶線卷線器，可自由伸縮和卷起，電瓶線長度達(dá)到30 m。當(dāng)車輛沒電時(shí)，可將故障車輛與救援車輛上的動(dòng)力輸出設(shè)備直接連接，進(jìn)行車輛充電作業(yè)(見圖1)。

圖1 方案一示意圖

2.2 方案二：發(fā)電機(jī)動(dòng)力型

車上配置發(fā)電機(jī)、氣泵各1臺，發(fā)電機(jī)動(dòng)力使用柴油動(dòng)力，提供220 V、12 V、24 V電壓輸出。其中220 V電壓為氣泵動(dòng)力，12 V、24 V電壓為商品車輛動(dòng)力。配置電瓶線卷線器，可自由伸縮和卷起，電瓶線長度達(dá)到30 m。當(dāng)車輛沒電時(shí)，可將故障車輛與救援車輛上發(fā)電機(jī)的12 V、24 V端口連接，進(jìn)行車輛充電作業(yè)(見圖2)。

圖2 方案二示意圖

2.3 方案三：電瓶動(dòng)力型

車輛搭載電瓶組，通過電瓶組不同的串、并聯(lián)形式由電瓶為商品車搭電和氣泵輸出電壓(見圖3)。氣泵應(yīng)符合簡單壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，即額定壓力小于1.4 MPa、氣罐容積15 L、功率200 W、排氣量>40 L/min。為便于后期維護(hù)，可選擇無油靜音空壓機(jī)，其具有不使用空壓機(jī)油、免維護(hù)、低噪音、節(jié)能、壽命長等特點(diǎn)。

此外，考慮到車輛空間利用和未來經(jīng)濟(jì)成本等

方面因素，在充分滿足作業(yè)需求和生產(chǎn)安全的前提下，均購置小型電瓶和氣泵。其中電瓶組采用超級電容組并聯(lián)電瓶使用，具有電容量大、充放電壽命長、能提供很高的啟動(dòng)電流、保護(hù)原車電瓶、充電時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

圖3 方案三示意圖

可操作性方面，車輛設(shè)計(jì)有燈光照明和電瓶線伸縮功能，可以在最短時(shí)間內(nèi)完成車輛救援工作。

2.4 確定設(shè)計(jì)方案

從經(jīng)濟(jì)成本、實(shí)現(xiàn)難易、可操作性等3個(gè)方面對3種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了討論，最終確立以“方案三”為研究方向(見表1)。

表1 設(shè)計(jì)方案優(yōu)缺點(diǎn)對比

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，最終在方案三的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下修改：

(1)加裝車廂蓋，并采用杠桿支撐設(shè)計(jì)，方便員工開啟，同時(shí)避免雨、雪等特殊天氣情況的影響。

(2)加裝儀表盤，儀表盤分別安裝有12 V、24 V顯示屏，并在電瓶缺電情況下，能夠提前預(yù)警。

(3)車輛箱蓋采用單向上揚(yáng)開啟設(shè)計(jì)，最大程度上降低了車輛整體作業(yè)高度，有效地解決了艙高的限制。

3 研制開發(fā)

3.1 基本技術(shù)參數(shù)

結(jié)合滾裝碼頭以往作業(yè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及車輛技術(shù)參數(shù)，該應(yīng)急裝置的基本參數(shù)如下：

(1)啟動(dòng)用電源輸出DC24 V//DC12 V，最大啟動(dòng)電流1 000 A。

(2)補(bǔ)氣用輸出氣壓0.8 MPa。

(3)充電電源輸入：AC220 V、50 Hz。

(4)空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)：壓縮機(jī)排量0.10 m3/min，系統(tǒng)工作氣壓0.4 MPa，最大氣壓0.8 MPa。

(5)電機(jī)的電壓DC24 V，功率650 W。

(6)電池組：12 V×6塊。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作說明

該多功能應(yīng)急裝置包括移動(dòng)平臺和安裝于移動(dòng)平臺上的箱體2部分，選擇東風(fēng)日產(chǎn)ZN101U2S型皮卡作為移動(dòng)平臺，整體設(shè)計(jì)充分利用皮卡車后方的車廂空間(見圖4)。其箱體內(nèi)固定有空氣壓縮機(jī)、氣罐、氣管，輸出電壓為12 V的第一電池組，輸出電壓為12 V的第二電池組，充電器和控制電路。空氣壓縮機(jī)的氣體輸出端與所述氣罐的進(jìn)氣口連接，氣管一端與所述氣罐的出氣口連接，另一端安裝有充氣接頭。

圖4 平面布置圖

控制電路原理圖見圖5。

圖5 控制電路原理圖

當(dāng)需要對商品車充電時(shí)，按下商品車應(yīng)急啟動(dòng)按鈕S1，商品車應(yīng)急控制繼電器線圈KA1得電，商品車應(yīng)急控制繼電器的第一組常開觸點(diǎn)KM1-1和第二組常開觸點(diǎn)KM1-2閉合，同時(shí)，商品車應(yīng)急控制繼電器的常閉觸點(diǎn)KM1-3打開，工程機(jī)械應(yīng)急控制繼電器線圈KA2失電，工程機(jī)械應(yīng)急控制繼電器的第一組常開觸點(diǎn)KM2-1和第二組常開觸點(diǎn)KM2-2打開，不能輸出24 V電壓，只能輸出12 V電壓給商品車供電。商品車供電完成后，按下商品車應(yīng)急停止按鈕S2，商品車應(yīng)急控制繼電器的第一組常開觸點(diǎn)KM1-1和第二組常開觸點(diǎn)KM1-2打開，停止給商品車供電。當(dāng)需要給工程機(jī)械供電時(shí)，按下工程機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)按鈕S3，工程機(jī)械應(yīng)急控制繼電器線圈KA2得電，工程機(jī)械應(yīng)急控制繼電器的第一組常開觸點(diǎn)KM2-1和第二組常開觸點(diǎn)KM2-2閉合，工程機(jī)械應(yīng)急控制繼電器的常閉觸點(diǎn)KM2-3打開，商品車應(yīng)急控制繼電器線圈KA1失電，商品車應(yīng)急控制繼電器的第一組常開觸點(diǎn)KM1-1和第二組常開觸點(diǎn)KM1-2打開，不能輸出12 V電壓，只能輸出24 V電壓給工程機(jī)械供電。

當(dāng)?shù)谝浑姵亟M和第二電池組電量不足時(shí)，按下充電控制按鈕T2，充電控制繼電器線圈KA3得電，充電控制繼電器常開觸點(diǎn)KM3-1和KM3-2閉合，進(jìn)行充電。

當(dāng)胎壓不足時(shí)，將充氣接頭插到車胎的氣嘴上，進(jìn)行充氣。

3.3 技術(shù)效果

(1)本裝置備有供汽車應(yīng)急啟動(dòng)的12 V電池組及工程機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)的24 V電池組，最大啟動(dòng)電流可達(dá)1 000 A，理論啟動(dòng)次數(shù)達(dá)15 000次以上。

(2)該裝置的電路設(shè)計(jì)有安全保護(hù)功能，電路具有12 V與24 V切換互鎖，實(shí)現(xiàn)工作時(shí)互不干擾，避免了同時(shí)使用12 V/24 V造成的機(jī)損事故。

(3)系統(tǒng)自帶充電裝置，充電時(shí)間取決于蓄電池組的使用情況，大約8～11 h。采用高性能蓄電池供電，通過優(yōu)化電路設(shè)計(jì)使自放電不大于20%，且40 min內(nèi)可充入95%以上的電量。大電流放電好，最高啟動(dòng)功率可達(dá)到98 kW。

(4)本裝置配有DC24 V氣泵及儲氣罐，利用本電池組作為氣泵電源，具有向機(jī)械輪胎的補(bǔ)充氣壓的功能。

(5)該裝置可在-35 ℃～75 ℃環(huán)境內(nèi)安全使用。

(6)控制面板采用不銹鋼材質(zhì)，防銹蝕性能好，適合在沿海碼頭使用。后廂蓋配有密封條，防水防塵，并安裝液壓支撐桿，操作簡便。整體裝置具有超強(qiáng)的抗震能力，在惡劣的船艙環(huán)境也能使用。

4 結(jié)語

該裝置的研制和使用可以大大減少故障車對滾裝作業(yè)動(dòng)態(tài)的影響，目前在天津港范圍內(nèi)得到推廣和應(yīng)用，已實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益350余萬元，平均每臺故障車的處理時(shí)間縮短為10 min以內(nèi)。

于江： 300456，天津市天津新港六號路1599號

The Research of a Kind of New Roll-on Multi-function Emergency Device

Yu Jiang

Roll-on Wharf Limited Company, Tianjin Port

Aiming at the work dynamic delay phenomenon by battery lacking power or tire lacking gas existing long-termly in the roll-on wharf goods vehicle work, a kind of new multi-function emergency device applicable to roll-on wharf is designed to achieve vehicle emergency start, supplement gas and so on. And that meets the unloading requirements of malfunction goods vehicle and increases work efficiency.

emergency device; roll-on; vehicle; battery

2016-08-05

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.006