RTG電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)升級(jí)改造

滕昆

（天津東方海陸集裝箱碼頭有限公司，天津 300456）

輪胎式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)RTG）是用來(lái)進(jìn)行集裝箱堆碼作業(yè)的起重設(shè)備。2010年以前的RTG的動(dòng)力設(shè)備是柴油發(fā)電機(jī)組，后來(lái)由于環(huán)保的要求，逐漸采用滑觸線供電的方式作業(yè)。而RTG不是固定在一塊場(chǎng)地的，需要在不同滑觸線場(chǎng)地之間運(yùn)行，在這個(gè)轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中，我們使用電瓶組為其供電，這就是電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)。我公司研究并投入使用此項(xiàng)技術(shù)已近8年，由于電瓶屬于化工產(chǎn)品，又應(yīng)用在大功率運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜振動(dòng)的環(huán)境中，因此對(duì)此設(shè)備系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、配件選型、安裝調(diào)試，以及安全保護(hù)都有很高的要求。通過(guò)多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累和研究，我們決定對(duì)最初的電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)升級(jí)改造，尤其在安全方面做了大量的改進(jìn)。

最初的電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)，就是在RTG橫梁上安裝一個(gè)電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)房，房?jī)?nèi)用電瓶架擺放54節(jié)200AH，12VDC的電瓶，將所有電瓶串聯(lián)對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電。為了市電和電瓶電之間的切換，系統(tǒng)使用大功率交流接觸器、繼電器和PLC等進(jìn)行邏輯控制；并使用直流接觸器，刀閘熔斷器對(duì)直流端控制；使用460VAC交流輸入充電機(jī)對(duì)電瓶充電；使用逆變電源提供低壓交流輔助用電?？刂葡到y(tǒng)簡(jiǎn)單直接，安裝環(huán)境較為粗糙，設(shè)計(jì)并不完善，經(jīng)過(guò)多年使用，系統(tǒng)老化嚴(yán)重，已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

此次升級(jí)改造主要做了以下幾個(gè)方面的工作，使得電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)更加完善，更加合理，更加安全。

1 整體布局升級(jí)

電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)房采用電控與電瓶分隔的方式安裝，即電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)房整體分成兩個(gè)空間，中間用防火自動(dòng)安全門(mén)隔開(kāi)，一邊裝配整個(gè)電控系統(tǒng)，另一邊僅安裝電瓶使用，如圖1所示。這樣做的好處主要有以下三點(diǎn)：（1）空間分配明確，避免電控維修保養(yǎng)時(shí)，空間混亂，人員誤觸電瓶端子，造成直流高壓觸電。（2）電瓶屬于化工產(chǎn)品，單獨(dú)放置，針對(duì)性設(shè)計(jì)排風(fēng)、自動(dòng)滅火和房間溫控措施。（3）電控裝置與電瓶互不干擾，如遇電力火情，獨(dú)自的滅火系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，不會(huì)引起另外空間火災(zāi)。

圖1

2 電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)房整體布置

電瓶房間將兩側(cè)布置電瓶，中間留過(guò)道的方式改為單側(cè)布置電瓶。單側(cè)布置，把電瓶安裝架加高，并與房體焊接在一起，這樣人員通道和維修空間就增大很多。維修檢查電瓶時(shí)，維修人員背后不會(huì)有電瓶存在，保證人員安全。電瓶安裝架加高后，要求電瓶房間內(nèi)配有專(zhuān)門(mén)的絕緣登高梯。而且由于電瓶在房間內(nèi)偏放，導(dǎo)致房體重心偏離房間中心位較大，因此在原有電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)房的底基基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)承重梁，承重梁支撐房體重心，保證RTG運(yùn)行過(guò)程中，房間的絕對(duì)穩(wěn)定。

此系統(tǒng)存在直流最高740VDC的高壓，因此要求電控房間內(nèi)的布置遵循高壓低壓分離的原則，高壓部分作出明顯標(biāo)識(shí)，用以警示，避免維修人員低壓作業(yè)時(shí)，誤碰高壓觸電。

3 工藝升級(jí)

此次電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)升級(jí)，根據(jù)以往使用經(jīng)驗(yàn)，在工藝上做了以下幾點(diǎn)提高。

（1）電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)房采用整體焊接，6條立柱支撐，整體頂部吊裝形式，外墻壁采用5mm厚環(huán)氧板，3層油漆噴涂。根據(jù)我們的使用經(jīng)驗(yàn)，房體側(cè)面墻壁不能使用多板拼裝，抽拉方式。這種方式雖然便于拆裝電瓶，但是無(wú)論滑道再堅(jiān)固，拼裝的再緊密，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)環(huán)境的使用，都會(huì)出現(xiàn)不同程度的房體縫隙，不能滿(mǎn)足防雨水要求。（2）老設(shè)備上，由于機(jī)車(chē)運(yùn)行震動(dòng)較大，長(zhǎng)期使用發(fā)現(xiàn)電瓶容易與電瓶架之間摩擦，造成電瓶損傷。因此對(duì)電瓶架工藝升級(jí)，每一個(gè)電瓶支撐底托，在鋼結(jié)構(gòu)的表層鋪一層三元乙丙橡膠，保護(hù)電瓶不被鋼結(jié)構(gòu)劃傷摩傷，并且不與電瓶材料有任何接觸性化學(xué)反應(yīng)。（3）電瓶架每一層靠近墻壁處，安裝一排PVC線槽，用于鋪設(shè)電瓶連接電纜以及電瓶檢測(cè)線。以前設(shè)備無(wú)此線槽，檢測(cè)線和電瓶連接電纜混亂，經(jīng)常造成細(xì)小的檢測(cè)線損壞，造成重復(fù)性故障。（4）電瓶架采用與電瓶房頂部和底部完全焊接的形式，減輕機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)電瓶架的晃動(dòng)。（5）電瓶端子接線，必須配有彈性防松扣墊片，接線緊固后，用紅色熒光標(biāo)識(shí)筆進(jìn)行緊固標(biāo)識(shí)。這一點(diǎn)是防止電瓶接線松動(dòng)而不容易及時(shí)察覺(jué)造成電打火的危險(xiǎn)。（6）空調(diào)底部安裝冷凝水接盤(pán)，并配備引導(dǎo)管排水。這是由于我們?cè)O(shè)備所屬地夏天環(huán)境悶熱，容易在空調(diào)出風(fēng)口處冷凝結(jié)水，對(duì)電氣設(shè)備造成危險(xiǎn)。

4 關(guān)鍵器件升級(jí)

由于最初進(jìn)行電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)研發(fā)時(shí)，技術(shù)手段并不豐富，技術(shù)參數(shù)局限性較大，一些關(guān)鍵器件在市場(chǎng)中沒(méi)有相應(yīng)的匹配產(chǎn)品，因此使用了一些定制產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不同批次質(zhì)量波動(dòng)較大，且訂購(gòu)周期較長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備的使用和維護(hù)影響很大。另外，系統(tǒng)研發(fā)之初，直流高壓器件很少且技術(shù)并不成熟。因此，此次升級(jí)改造，對(duì)定制型產(chǎn)品和直流高壓器件進(jìn)行了升級(jí)。

（1）老設(shè)備充電機(jī)是某電器廠定制產(chǎn)品，使用范圍極小，故障率較高，采購(gòu)周期長(zhǎng)，現(xiàn)升級(jí)為艾默生通用型ER75020T充電機(jī)。此充電機(jī)是大品牌通用產(chǎn)品，采購(gòu)便捷。它的LED屏對(duì)充電電壓和充電電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，電壓精度達(dá)到正負(fù)0.5%，電流精度達(dá)到正負(fù)0.2A，完全滿(mǎn)足使用精度要求。充電機(jī)自身保護(hù)功能非常全面，具體有輸入過(guò)壓保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)、PFC母線過(guò)壓保護(hù)、PFC母線欠壓保護(hù)、輸出欠壓保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)和風(fēng)扇報(bào)警。另外風(fēng)扇采用無(wú)極調(diào)速，模塊通過(guò)對(duì)輸出電流和環(huán)境溫度的綜合考慮進(jìn)行風(fēng)扇調(diào)速控制。此充電機(jī)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的使用實(shí)踐，性能穩(wěn)定，故障率極低，完全符合設(shè)備使用要求。（2）為滿(mǎn)足技術(shù)參數(shù)的特殊設(shè)置要求，老設(shè)備逆變電源是定制產(chǎn)品。新設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定更為完善，采用了日本安川CIMR-EB4A0058逆變電源。此產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定，便于采購(gòu)，各項(xiàng)保護(hù)功能完善，控制精度較高，故障率極低，完全適合電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)。另外一個(gè)原因是，RTG本身使用的控制產(chǎn)品就是安川變頻器和逆變電源，便于統(tǒng)一管理。（3）將直流高壓斷路器，由原來(lái)體積很大的機(jī)械式產(chǎn)品升級(jí)為ABB品牌S800系列產(chǎn)品，此產(chǎn)品體積相當(dāng)于原斷路器的十分之一，并且性能更為穩(wěn)定，安裝極其方便。（4）將直流高壓熔斷保護(hù)裝置，由原來(lái)的刀閘式熔斷器升級(jí)為ABB品牌OS250D04N2K、OS32GD03K和E91/32 PV熔斷隔離開(kāi)關(guān)。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，刀閘式熔斷器使用在此大功率輸出的設(shè)備中容易產(chǎn)生電弧，改造為ABB熔斷隔離開(kāi)關(guān)十分必要。（5）將直流高壓接觸器，由體積很大的機(jī)械式產(chǎn)品升級(jí)為ABB品牌GAF185-10-11 DC20-60V和 AF95-30-11 DC20-60V直流接觸器，性能穩(wěn)定可靠，便于安裝布置。

5 邏輯控制升級(jí)

RTG在僅是電瓶供電情況下，要有以下邏輯限制，避免電瓶過(guò)分放電造成不可逆的損壞：RTG主起升系統(tǒng)動(dòng)作禁止；大梁投光燈處于常閉狀態(tài)；設(shè)置電瓶低電壓限制域，并自動(dòng)啟動(dòng)。

6 安全環(huán)境升級(jí)。

電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)涉及直流高壓，并且電瓶屬于化工產(chǎn)品，因此使用環(huán)境的安全性異常重要，我們做了以下工作。

（1）裝配專(zhuān)業(yè)的電瓶檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電瓶組整體電壓和電流進(jìn)行限制。并對(duì)每一塊電瓶的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，顯示在液晶顯示屏上，如有異常，立即切斷電瓶輸入輸出，并通過(guò)外部警報(bào)燈進(jìn)行示警。（2）裝配多功能控制型電能表，對(duì)電瓶組輸入輸出功率，電瓶充電電壓電流進(jìn)行檢測(cè)顯示。另外增加控制點(diǎn)，如電瓶充電電壓超過(guò)電能表設(shè)置的限制域，自動(dòng)切斷充電端，對(duì)電瓶的過(guò)高壓充電損傷進(jìn)行二次保護(hù)（一次保護(hù)是充電機(jī)本身的功能）。（3）增加電瓶組絕緣監(jiān)測(cè)裝置，防止絕緣降低，造成電力火災(zāi)。（4）在電控房和電瓶房分別設(shè)置相應(yīng)的自動(dòng)滅火裝置。電控房使用火炭管探點(diǎn)式自動(dòng)滅火器，電路中哪個(gè)點(diǎn)起火，火炭管在哪里溶洞，噴射滅火物質(zhì)進(jìn)行滅火。電瓶房使用六弗丙烷自動(dòng)滅火系統(tǒng)，配置有明火探測(cè)器，煙霧傳感器，泄壓閥和排風(fēng)扇。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，產(chǎn)生明火和煙霧，滅火罐自動(dòng)釋放六弗丙烷氣體，填充房體，絕緣并隔絕氧氣，以達(dá)到滅火作用。（5）老設(shè)備的電控啟動(dòng)是靠電瓶組自身電源，直流高壓，存在一定的安全隱患。新的設(shè)計(jì)增加了一塊專(zhuān)門(mén)的啟動(dòng)電瓶，電壓為直流24V，安全可靠。 （6）電瓶房?jī)?nèi)所有使用的電纜和絕緣地墊都是阻燃產(chǎn)品，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。（7）直流高壓器件與低壓器件分隔布置，對(duì)高壓區(qū)域用絕緣樹(shù)脂板進(jìn)行隔離，并做明顯高壓標(biāo)識(shí)，降低維修人員高壓觸電的風(fēng)險(xiǎn)。

以上就是RTG電瓶轉(zhuǎn)場(chǎng)系統(tǒng)升級(jí)改造的具體情況，通過(guò)此項(xiàng)工作，設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性得到了極大的提高，設(shè)備管理更加方便統(tǒng)一，有力的保障了設(shè)備生產(chǎn)的需求。