磁滞式高压电缆卷筒在卸船机上应用及技术改造

朱会雨

【摘 要】桥式抓斗卸船机是港口码头卸料作业的主要设备。极大的卸料生产率使得传统的手动控制或落后的自动控制已经远远不能满足现代化大型作业的需要。改善装卸工人的操作条件，减少设备损坏率和维护周期，提高抓斗控制的自动化程度和完善抓斗控制的安全保护措施，是现代化港口装卸作业发展的迫切要求。本文主要针对目前永钢集团一期、二期码头桥式抓斗卸船机上磁滞式高压电缆卷筒应用及在使用当中所出现的问题及通过改革创新取得的效果进行了较全面的综述，深入分析了磁滞式高压电缆卷筒的基本原理及磁滞式高压电缆卷筒的重要性。最后，对本课题研究的工作做了总结，同时对自身的实际工作也是一种总结和归纳，在以后的工作中可以得到相关的经验和借鉴。

【关键词】桥式抓斗卸船机；磁滞式高压电缆卷筒；爬电；潮气

1.绪论

课题研究的目的和意义。

永钢集团内部码头卸船机数量越来越多，在起重机械、港口设备等大型移动设备中，要实现动力电源、控制电源或控制信号的可靠传递，通常都用到电缆卷筒装置，永钢集团现有码头卸船机作业设备，按照生产工艺的要求，需要在长度为350米的码头平面行走作业，每台卸船机都配备一台磁滞式高压电缆卷筒及通信电缆卷筒，由于永钢集团码头和其它港口码头相比投资大、风险大、物流成本高，其它码头卸船机作业平面基本离大堤距离也就50米左右，永钢集团码头由于受航道因素影响卸船机作业平面通入长江离大堤有2000米左右，浪大、湿度大、风大、粉尘大都是对高压电缆卷筒使用带来一定的考验，虽然高压电缆卷筒结构简单，但是很容易被人们忽视，高压电缆卷筒对整个卸船机可以说就是卸船机的生命，一旦在使用当中高压电缆卷筒内部滑环装置出现短路故障及其它设施损坏都会造成整个卸船机瘫痪停电以及不能移动位置影响到周围的设备正常作业导致生产误时外轮船舶滞港，高压电缆卷筒的使用对周围的环境非常敏感：由于受现场安装场地限制及本身厂家设计问题使得高压电缆卷筒在实际使用当中，尤其是梅雨季节及冬天迷雾天气最能容易引起高压电缆卷筒内部爬电引起短路跳电。如何使这种大型的机械设备更好的发挥投资价值、如何使设备更安全可靠、如何降低维护周期、如何降低故障率等问题是本文研究的主要目的，这项研究无疑具有十分重要的现实意义。

2.磁滞式高压缆卷筒在卸船机上应用及存在的问题

2.1磁滞式电缆卷筒在卸船机上的应用

一台卸船机一般整机功率在1000KW左右，不仅用电负荷非常大而且作业时需要频繁移动位置取料，如果采用常规的滑触线供电或者采用拖拽电缆的方式供电，已不能满足生产现场的作业环境而且在使用中也存在很大的安全隐患，所以卸船机一般都采用电缆卷筒供电，从地面固定电站敷设电缆至电缆卷盘，取得相应长度后，制作好高压电缆终端头后分层卷入电缆卷盘，将电缆头穿进卷筒集电器内接入动铜环触点上，在从卸船机本体受电高压柜敷设高压电缆至卷筒集电器内接入静触点。所以卸船机移动时就靠地面供电电缆与本机受电电缆在电缆卷筒集电器内动铜环与静触点碳刷之间传递电压给整机供电，所以电缆卷筒对整机工作供电非常重要。

2.2磁滞式电缆卷筒在卸船机上应用时存在的问题

2.2.1潮湿天气爬电引起短路现象

磁滞式高压电缆卷筒集电器是有一个长145厘米、宽85厘米、高100厘米的不锈钢箱体制作而成，内部是有20只长14厘米、直径5厘米的高压绝缘子及5只铜环4中绝缘板组装而成。

在正常使用当中需将地面高压电缆从每个滑环中间孔洞引入内部接入动触头，但是在实际安装包括电缆头制作后穿入铜环内孔，电缆头表面与每个铜环内部基本没有空隙。这样电缆头就间接性将两相铜环之间短接，缩短了两相之间安全距离，本来两相铜环之间有14厘米长的绝缘子及绝缘板隔离，两相直径距离为22厘米，由于绝缘子设计的原理伞裙延长了安全距离包括爬电距离，大家都知道一般10KV的爬电距离为250mm，电气间隙为125mm，在绝缘材料性能降低时受天气等外界因素如空气湿度大、接连阴雨天霉雨季节，潮湿环境等使得带电金属部位与绝缘材料产生象水纹样电弧沿着外皮爬电，严重引起短路跳电。

2.2.2 增加平时维护工作量

每月不管生产在忙都要安排2～3人对码头九台卸船机高压电缆卷筒进行2次维护保养，维护时对卷筒内每一个元器件都要用酒精进行清除灰尘及潮气，大概要耗时2个小时，检修之前还需要办理各种手续，如高压停送电操作票、检修工作票、维护作业卡、专人监护等一系列安全措施，这样还不能保证在作业时不发生放电引起跳电现象，检修作业还带来一定的安全风险。

2.2.3作业时卷筒发生问题引起船舶滞港

如果在作业过程中卷筒内发生短路跳电将会引起整机机构无法动作，如抓斗在船舱内将无法上升只能停留在船舱内，由于临时检修岸电无法满足整机供电要求所以导致该舱位内料物及多只船舱不能平衡卸料，每次检修大概最快耗时要3～4小时才能恢复供电。每只船只靠泊后根据货物吨位都有一定的卸料时间限制特别是外轮如果耽误作业时间会存在一笔很大的滞港费用。

2.2.4电缆卷筒内不方便日常点检

电缆卷筒是一个不锈钢箱体整体密封，点检人员在日常点检中无法观察箱体内情况，因为箱体内是10KV电压日常点检时不能将箱盖拆除检查，只能定期安排人员停电检查，这样对电缆卷筒内点检及所存在问题不能及时掌握。

2.3磁滞式电缆卷筒在卸船机上应用时存在问题的改造方法

2.3.1针对潮气引起爬电短路改造的措施

针对潮气爬电我们也采取了很多措施，如：增加空间加热器、增加密封性能、增加干燥剂，虽然延长了一定的使用周期，但还是会出现潮湿引起的短路放电现象，由于受电缆卷筒体积的限制，无法增大卷筒整体尺寸。后我们将原大修换下来的卷筒拆散后分析研究发现，由于电缆卷筒铜环内径穿线孔太小。

2.3.2减少维护工作量

对卷筒内铜环改造后，维护工作量也大大减轻，以前每台机电缆卷筒每个月需维护1～2次，经常性检修也不利于人身安全，通过改造后现在每只电缆卷筒基本在一个季度维护一次，可靠保证了生产作业。

2.3.3对电缆卷筒上部开启观察窗及箱内增加照明

通过对电缆卷筒箱体进行研究，在确保安全的前提下、不改变箱体室外防护性能的宗旨，要让日常点检人员随时都能观察到电缆卷筒箱内情况，最后拿出方案在箱体上盖中部开一扇40mm*40mm观察孔增加一块透明的有机玻璃及活动防护罩，箱内安装一盏防爆照明灯，控制开关安装在箱体表面，这样只要人员点检时打开防护罩开启照明灯就完全可以观察到电缆卷筒箱体内一切情况。

2.4磁滞式电缆卷筒技改成果

磁滞式电缆卷筒在未改造前每年每台桥机应潮气引起短路平均约2-4次，甚至影响相邻卸船机移动作业，如遇外轮影响作业时间产生滞港费用，间接性损失非常大，发生故障后每次维修直接经济损失达到三千元左右，每个电缆卷筒检修时间需3-4个小时， 原一期、二期码头共九台卸船机九只高压电缆卷筒在12年5月份改造后使用至今，未发现一次短路现象，效果非常好。电缆卷筒经技改后，每年直接节省修理费用约九万元左右，间接性损失年大约要节约为44万5千元左右，又保证了正常生产。 [科]