2011 年天津五洲國(guó)際集裝箱碼頭有限公司開(kāi)始對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī) (以下簡(jiǎn)稱(chēng)岸橋) 小車(chē)機(jī)構(gòu)供電系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)滑觸線(xiàn)改造以來(lái)，先后完成6臺(tái)原上海港機(jī)公司岸橋改造，是**在中國(guó)大陸北方港口大規(guī)模采用小車(chē)機(jī)構(gòu)移動(dòng)滑觸線(xiàn)供電的集裝箱碼頭。在2年的運(yùn)行中，對(duì)常見(jiàn)故障找出故障原因，提出解決改進(jìn)方案，使滑觸線(xiàn)運(yùn)行可靠性又上一個(gè)新臺(tái)階。

1 滑觸線(xiàn)方案

岸橋小車(chē)機(jī)構(gòu)滑觸線(xiàn)移動(dòng)供電系統(tǒng)包括滑觸線(xiàn)總成、滑觸線(xiàn)支架、集電器、集電器支架、滑觸線(xiàn)維修平臺(tái)、無(wú)線(xiàn)漏波通信系統(tǒng)、電氣輔助控制系統(tǒng)等。其中滑觸線(xiàn)總成由滑線(xiàn)、連接器、鉸點(diǎn)對(duì)接器、懸吊夾、緊固夾等組成，滑觸線(xiàn)選擇現(xiàn)今在碼頭堆場(chǎng)“油改電”項(xiàng)目中廣泛采用的分相式安全滑觸線(xiàn)，即各相之間相互獨(dú)立分開(kāi)安裝，滑觸線(xiàn)主體為H形鋁合金型材，H形中梁偏上且內(nèi)部壓制為上拱形，下腔嵌入倒V形不銹鋼耐磨內(nèi)襯，通過(guò)不銹鋼內(nèi)襯與集電器的碳刷接觸，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)過(guò)程中的連續(xù)摩擦供電。同時(shí)外殼采用絕緣ABS塑料作為整體保護(hù)層，除H形下部與集電器碳刷接觸外，安裝后的滑觸線(xiàn)無(wú)外露導(dǎo)電體，提升滑觸線(xiàn)安全性。

2 滑觸線(xiàn)橫向布置

滑觸線(xiàn)和漏波電纜安裝于岸橋左側(cè)承軌箱梁梁底部的滑觸線(xiàn)支架上，如圖1所示，為從陸側(cè)看向海側(cè)。滑觸線(xiàn)各相間距為90mm，漏波電纜與相線(xiàn)間距為100 mm。

3 滑觸線(xiàn)縱向布置

滑觸線(xiàn)縱向布置如圖2所示，由于岸橋前大梁可以俯仰，前大梁滑觸線(xiàn)供電通過(guò)鉸點(diǎn)后大梁側(cè)的接線(xiàn)箱用電纜連接，鉸點(diǎn)位置滑觸線(xiàn)采用鉸點(diǎn)對(duì)接器進(jìn)行導(dǎo)向固定，保證碳刷在過(guò)鉸點(diǎn)時(shí)不出槽。而集電器和漏波電纜接收器安裝于岸橋小車(chē)上的集電器支架上，其中集電器碳刷支架通過(guò)拉伸彈簧使集電器碳刷以恒定的壓力接觸于滑觸線(xiàn)進(jìn)行導(dǎo)電。每段滑觸線(xiàn)之間采用連接器連接，內(nèi)置螺栓夾緊的鋁制連接片保證電力連續(xù)，外殼為絕緣ABS保護(hù)殼。滑觸線(xiàn)支架用50mm×50 mm×5 mm角鋼制作，支撐點(diǎn)安裝方式為懸吊夾和緊固夾相互間隔，以岸橋前后大梁鉸點(diǎn)為0點(diǎn)，前后均布安裝，間距2 m。

4 滑觸線(xiàn)電氣系統(tǒng)

岸橋小車(chē)機(jī)構(gòu)滑觸線(xiàn)電氣系統(tǒng)主要是從電氣房引入動(dòng)力電源及緊停信號(hào)至鉸點(diǎn)接線(xiàn)箱，通過(guò)接線(xiàn)箱內(nèi)部的接觸器以電纜為介質(zhì)輸送電力至滑觸線(xiàn)，再通過(guò)集電器小車(chē)上的集電器碳刷與滑觸線(xiàn)連接導(dǎo)通至小車(chē)接線(xiàn)箱，然后通過(guò)電纜與小車(chē)機(jī)構(gòu)的供電系統(tǒng)相連接，給起重機(jī)小車(chē)系統(tǒng)提供電源及緊停信號(hào)。

動(dòng)力線(xiàn)采用三相四線(xiàn)方式，分別為L(zhǎng)1、L2、L3、PE，其中三相動(dòng)力滑觸線(xiàn)采用載流量為1000A 的鋁導(dǎo)線(xiàn)，接地線(xiàn)采用載流量為500 A 的鋁導(dǎo)線(xiàn)。小車(chē)緊停控制電源、緊停信號(hào)滑觸線(xiàn)采用載流量為500 A的鋁導(dǎo)線(xiàn)。小車(chē)與電氣房之間的通信采用漏波電纜和無(wú)線(xiàn)通信的方案。

5 滑觸線(xiàn)主要故障及原因分析

1) 在岸橋作業(yè)過(guò)程中，岸橋小車(chē)運(yùn)行到前大《起重運(yùn)輸機(jī)械》 2013 (12)梁中間部位時(shí)，滑觸線(xiàn)與碳刷之間容易出現(xiàn)打火甚至出現(xiàn)缺相斷電故障。此故障總計(jì)發(fā)生10次，導(dǎo)致岸橋停機(jī)檢修共計(jì)407 min。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)此故障由于兩方面原因所致: 1) 岸橋前大梁在豎直方向存在一定程度的豎直變形，中間部位變形*大。滑觸線(xiàn)存在同樣的變形，此處正好是兩段滑觸線(xiàn)對(duì)接部位，滑觸線(xiàn)對(duì)接部位電力傳輸是通過(guò)螺栓緊固鋁片與兩端滑觸線(xiàn)“H”上腔緊密接觸而

導(dǎo)電的。岸橋在作業(yè)時(shí)前大梁上下起伏波動(dòng)，導(dǎo)致鋁片連接螺栓松動(dòng)與滑觸線(xiàn)接觸**，出現(xiàn)缺相斷電的情況。2) 缺相斷電故障多發(fā)生氣溫變化劇烈的季節(jié)，可能由于滑觸線(xiàn)熱膨脹產(chǎn)生的縱向位移，致使對(duì)接器中的供電鋁片與滑觸線(xiàn)松動(dòng)，從而使相線(xiàn)電力斷路，滑觸線(xiàn)缺相斷電故障是由以上兩種原因單一或相互作用的結(jié)果。

2) 前面介紹的岸橋小車(chē)滑觸線(xiàn)為H形，這種結(jié)構(gòu)型材在水平放置時(shí)，可以保證H形下腔無(wú)雜物積累。但在岸橋前大梁處于仰起時(shí)，滑觸線(xiàn)幾乎垂直，寒冷雨雪天氣滑觸線(xiàn)H形下腔就會(huì)堆積雪甚至結(jié)冰。2012 年冬天在岸橋前大梁處于仰起狀態(tài)時(shí)，滑觸線(xiàn)出現(xiàn)大面積滑道結(jié)冰阻塞現(xiàn)象。

3) 碳刷設(shè)計(jì)使用壽命為2 a，約為8 000 h，在使用過(guò)程發(fā)現(xiàn)其壽命較短，且小車(chē)高速狀態(tài)時(shí)偶爾出現(xiàn)刺耳異響。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)滑觸線(xiàn)不銹鋼內(nèi)襯表面和碳刷表面存在不規(guī)則的刮痕及損傷，滑道內(nèi)面存在雜質(zhì)顆粒和積塵。正是由于這些雜質(zhì)顆粒和積塵加劇了碳刷磨損，同時(shí)產(chǎn)生刺耳異響。

4) 鉸點(diǎn)處的滑觸線(xiàn)導(dǎo)向槽采用喇叭口形式，喇叭口對(duì)中精度要求較高，上下左右偏差不能超過(guò)2 mm。實(shí)際作業(yè)過(guò)程碳刷在喇叭口幫助下滑入滑道，原喇叭口材質(zhì)為硬質(zhì)ABS塑料，強(qiáng)度上不能滿(mǎn)足高速移動(dòng)碳刷沖擊，喇叭口側(cè)板多次出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的情形。日常維保檢查共9次發(fā)現(xiàn)喇叭口存在裂紋隱患，對(duì)滑觸線(xiàn)可靠運(yùn)行造成很大威脅。

6 解決方案

1) 滑觸線(xiàn)鋁合金主體增加熱膨脹伸縮縫，同時(shí)伸縮縫處滑觸線(xiàn)采用軟銅線(xiàn)連接，保證電力連續(xù)。在氣溫為+38℃ ～－18℃之間，實(shí)地測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度6 m滑觸線(xiàn)熱膨脹伸縮距離約為1.6 mm。首先為了保證鉸點(diǎn)處滑觸線(xiàn)熱膨脹位移為*小，鉸點(diǎn)處前后大梁的第1段滑觸線(xiàn)為*短長(zhǎng)度，分別為1.3 m 和1.7 m，在第1 段與第2 段之間留3 mm 間隙。其次把岸橋前后大梁的第4、5、6段固定滑觸線(xiàn)的懸吊夾全部改為緊固夾，熱膨脹時(shí)強(qiáng)制滑觸線(xiàn)以這3段中心向左右位移。*后由于前大梁滑觸線(xiàn)中間部位下垂距離*大，拆除兩端滑觸線(xiàn)對(duì)接盒中的硬性連接的鋁片，更換為軟銅線(xiàn)連接，保證滑觸線(xiàn)在過(guò)*大垂度位置電力的連續(xù)性，同時(shí)在此處留有3 mm熱膨脹縫隙。

2) 為了徹底消除滑觸線(xiàn)寒冷氣候下滑道結(jié)冰問(wèn)題，選用石油行業(yè)廣泛使用的管道伴熱帶，保證滑觸線(xiàn)在寒冷雨雪氣候下不產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象。伴熱帶可以根據(jù)需要定制，伴熱帶結(jié)構(gòu)如圖3所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和溫度測(cè)量選用安徽環(huán)瑞JB2C型伴熱帶，熱功率為70 W/m，環(huán)境溫度為－18℃時(shí)，滑觸線(xiàn)溫度保持在10℃左右。安裝于滑觸線(xiàn)H形上腔，如圖4所示。

伴熱帶采用自動(dòng)控制方式: 雨雪傳感器監(jiān)測(cè)天氣情況; 環(huán)境氣溫低于5℃時(shí); 岸橋前大梁仰起狀態(tài)下，這三種條件同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)自限溫伴熱帶起動(dòng)，保證滑觸線(xiàn)溫度處于10℃，避免滑觸線(xiàn)H形下腔結(jié)冰。

3) 集電器選型及詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)參考文獻(xiàn)［1］，集電器主要改進(jìn)部分是碳刷及碳刷絕緣盒。為了**不銹鋼滑道附著的雜物顆粒，消除小車(chē)運(yùn)行過(guò)程滑觸線(xiàn)刺耳異響，在碳刷中間部位加裝銅質(zhì)毛刷，同時(shí)在碳刷絕緣盒內(nèi)碳刷安裝位置左右兩端處加裝銅質(zhì)毛刷，如圖5所示。

碳刷與碳刷絕緣盒固定方式改進(jìn): 碳刷設(shè)計(jì)壽命為2 a更換，但實(shí)際使用壽命較短，從20個(gè)月的運(yùn)行情況來(lái)看，共計(jì)更換碳刷32塊 (包括試驗(yàn)更換碳刷18 塊)，更換率為45%。由于在現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)，碳刷裝配工藝不能達(dá)到工廠預(yù)制精度，導(dǎo)致碳刷磨損較快。經(jīng)過(guò)寧波偉隆公司科技攻關(guān)，設(shè)計(jì)了新型碳刷及配套碳刷盒，如圖6所示。同時(shí)碳刷絕緣盒相應(yīng)改進(jìn)，通過(guò)碳刷緊固螺絲夾緊，保證碳刷在現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)的精度，延長(zhǎng)碳刷壽命，如圖7所示。

集電器改進(jìn): 集電器采用雙頭型集電器，如圖8所示。由于帶清潔刷碳刷壽命短，為了減少碳刷更換頻率，采用折中安裝方式，雙頭集電器一端使用帶毛刷的碳刷，另一段使用不帶毛刷的碳刷。

4) 鉸點(diǎn)喇叭口改造: 滑觸線(xiàn)鉸點(diǎn)處的喇叭口材質(zhì)改為鐵質(zhì)，外層包裹ABS絕緣塑料，增強(qiáng)了喇叭口強(qiáng)度。此改造于2012 年5月完成后，經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)喇叭口裂紋，徹底消除了隱患。

7 岸橋滑觸線(xiàn)保養(yǎng)維護(hù)措施

1) 滑觸線(xiàn)支架每6個(gè)月檢查一次，需要緊固滑觸線(xiàn)支架螺絲，保證整條滑觸線(xiàn)水平方向和軸線(xiàn)方向都在一條直線(xiàn)上;

2) 集電器支架、懸吊夾、緊固件、對(duì)接器部位需要每3個(gè)月檢查。除必須保證緊固之外，集電器支架還要定期進(jìn)行除塵和潤(rùn)滑，并對(duì)彈簧的張力做適當(dāng)調(diào)整，確保碳刷和滑觸線(xiàn)摩擦力適中。

3) 碳刷盒和碳刷每個(gè)月檢查一次。碳刷盒和碳刷都是易損件，需要經(jīng)常檢查，尤其是帶清潔毛刷的碳刷，壽命較短，需要經(jīng)常檢查磨損量，防止磨損過(guò)度或損壞導(dǎo)致滑觸線(xiàn)不銹鋼內(nèi)襯表面出現(xiàn)損傷。

4) 滑觸線(xiàn)鉸點(diǎn)處及喇叭口是滑觸線(xiàn)關(guān)鍵部位，如果喇叭口錯(cuò)位導(dǎo)致碳刷不能進(jìn)入滑槽內(nèi)，碳刷沖擊力會(huì)嚴(yán)重撞壞滑觸線(xiàn)，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)故障，此位置需經(jīng)常檢查。

滑觸線(xiàn)供電系統(tǒng)對(duì)于港口行業(yè)來(lái)說(shuō)是新型移動(dòng)供電形式，為岸橋小車(chē)機(jī)構(gòu)提供全新的移動(dòng)供電解決方案。滑觸線(xiàn)供電在裝備制造行業(yè)早已廣泛應(yīng)用，其技術(shù)成熟可靠。在使用初期存在一些問(wèn)題，主要是安裝、調(diào)試不規(guī)范以及日常維護(hù)不當(dāng)，對(duì)滑觸線(xiàn)運(yùn)行規(guī)律不了解所致。通過(guò)規(guī)范滑觸線(xiàn)安裝調(diào)試工藝，制定科學(xué)合理維保制度，是保證滑觸線(xiàn)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的有力措施。