一種港口岸電電纜臂架式提送系統

王立新 溫皓白 吳振飛 張德文 鄒云飛

1 江蘇鎮安電力設備有限公司 2 交通運輸部水運科學研究院

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范使用岸電[1]，碼頭電源需通過電纜配送到船舶機組，而傳統岸電電纜一般通過人力或者起重機等方式輸送至船上，輸送費時費力[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更為困難，易造成電纜損壞[4]，降低使用壽命，同時存在安全隱患。隨著我國岸電實踐的不斷深入，岸電電纜安全、高效上船顯得越來越重要。岸電電纜提送系統是目前解決岸基向船舶供電電纜輸送的重要設備，是港口船舶岸電系統的重要子系統，是船舶安全使用岸電的關鍵之一。

2 系統組成

港口岸電電纜臂架式提送系統是集岸電電纜輸送、提升、連接、控制功能于一體的臂架式系統，適用于高空作業并可以將多根不同型號的大截面電纜通過臂架回轉、俯仰、伸縮等動作提升輸送到停靠船舶的指定位置。系統安裝在碼頭海側軌道與岸壁之間位置，可進行固定式安裝，也可以做成移動式，方便現場撤離和使用。系統主要由回轉機構、電纜卷筒、立柱、俯仰機構、支撐輪、牽引裝置、臂架伸縮機構、臂架、液壓系統、電氣系統、潤滑系統等部件組成，移動式港口岸電電纜臂架式提送系統還包括底盤和運行機構(見圖1)。

1.底盤 2.回轉機構 3.電纜卷筒 4.立柱 5.俯仰機構 6.支撐輪 7.牽引裝置 8.臂架伸縮機構 9.臂架 10.運行機構圖1 移動式港口岸電電纜臂架式提送系統

3 工作原理與主要技術參數

港口岸電電纜臂架式提送系統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，通過回轉機構、俯仰機構、臂架伸縮機構和牽引裝置可分別實現立柱回轉、臂架俯仰、臂架伸縮、岸電電纜導向和二次輸送等功能。

利用回轉機構對臂架旋轉角度進行調整，具備調節自身與船舶相對位置的能力，使岸基供電與船舶受電的方向、位置更加準確，輸送范圍更大，更有利于港口碼頭多船型停泊；利用俯仰機構和臂架伸縮機構分別對臂架俯仰角度和伸縮長度進行調整，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，實現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。

移動式港口岸電電纜臂架式提送系統的主要技術參數見表1。

表1 提送系統技術參數表

4 關鍵部件

4.1 牽引裝置

牽引裝置的主要作用是實現岸電電纜夾緊以及岸電電纜的二次輸送。當臂架伸縮機構到達預定高度，離船舶受電裝置還有一定距離時，通過牽引裝置將岸電電纜從船舷移動至岸電受電裝置固定位置，以保證岸電電纜與船艙內的快速插座進行連接。

牽引裝置采用摩擦輪組形式，設有多套主動摩擦輪和壓緊摩擦輪(見圖2)。通過三合一減速器驅動主動摩擦輪運動，主動摩擦輪上方安裝有能夠將電纜壓緊在主動摩擦輪上的壓緊摩擦輪，壓緊摩擦輪在電動推桿驅動下可沿豎直方向進行直線運動；同時電動推桿配有磁感應限位開關，移動限位開關的安裝位置可調整電動推桿的行程，對岸電電纜通過摩擦輪組時的夾緊力進行調節。主動摩擦輪、壓緊摩擦輪均采用鋁合金材質，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置有能夠安置電纜的凹槽，增大摩擦力的同時保護岸電電纜。通過摩擦輪與電纜之間的摩擦力實現岸電電纜的輸送，避免采用人力拉扯電纜，對于相對較重的岸電電纜，解決了傳統推送裝置推力不足、傾斜處易打滑的問題。進一步可通過增加主動摩擦輪的半徑使岸電電纜在通過牽引裝置時曲率半徑增大，避免電纜出現因彎折導致的破損問題。

1.主動摩擦輪 2.壓緊摩擦輪 3.電動推桿 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，實現電力的連續輸送。電纜卷筒中可以并排設置多個電纜卷盤，變頻電動機通過減速器驅動電纜卷盤。電纜卷筒安裝座的內部裝有能夠提升電纜數量的排擋機構，排擋機構通過滾子聯軸器與多個電纜卷盤連接。牽引裝置中主動摩擦輪、壓緊摩擦輪的數量、位置與電纜卷盤的數量、位置相對應，可以同時將多根不同型號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.排擋機構圖3 電纜卷筒

電纜卷筒有手動和自動兩種模式，手動模式用于電纜連接或解除過程的操作，自動模式用于電纜連接完畢后岸電供應過程中電纜的自動收放。自動模式下電纜卷筒可根據潮汐的變化、船舶滿載卸載的吃水變化以及作業平臺的升降變化實現電纜的自動收放，使電纜始終處于動態平衡狀態，防止由于拉力過大而造成電纜破壞，延長電纜的使用壽命。

4.3 控制與操作系統

控制系統由PLC、變頻器、變頻電動機、液壓泵站、電動推桿、無線遙控器等元件組成。液壓系統為回轉機構、俯仰機構和臂架伸縮機構提供液壓驅動力，控制提送系統整體運行過程和狀態。在收放電纜工作模式時，通過PLC控制器實時調整牽引裝置中變頻電動機的輸出轉矩，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，控制系統通過實時檢測信號調整力矩大小，使電纜實現自收自放并處于恒定的張力狀態下。

電氣控制系統具有本地控制和無線遙控兩種模式，無線遙控能夠實現提送系統的遠距離操控，操作簡單方便、安全可靠。此外，電氣控制系統設置“滿盤”和“空盤”兩種狀態的保護，觸發“滿盤”信號時，系統自動開啟保護無法繼續執行收纜動作，觸發“空盤”信號時，系統會發出警報并切斷供電，以確保安全。

5 結語

近年來，國家倡導“以電代煤、以電代油”的清潔能源新模式，在港口岸電領域，對應用岸電技術的電纜提送系統需求十分緊迫。港口岸電電纜臂架式提送系統占地面積小，無需反復裝拆電纜，可適應不同型號電纜的輸送，使岸電電纜的輸送更加安全、高效，具有一定的推廣價值。