引言

綠色港口發(fā)展已成為當今世界各國發(fā)展綠色經濟的重要窗口、建設綠色低碳環(huán)保交通運輸體系的重要內容和推動港口可持續(xù)發(fā)展的重要方向,具有十分重要的戰(zhàn)略意義和現實意義。

廈門集裝箱碼頭集團有限公司(以下簡稱"我司")積極響應"創(chuàng)建綠色環(huán)保低碳港口"的口號,對傳統(tǒng)的輪胎式龍門吊(RTG)進行了"油改電"改造(E-RTG),以減少對能源的消耗和對大氣的污染。我司的E-RTG采用的是低空滑觸線供電方式,其工作原理為:在作業(yè)堆場架設由城市電網供電的滑觸線,通過E-RTG集電小車集電器上的碳刷與滑觸線滑動接觸,從而實現移動供電。當E-RTG需要到其他堆場作業(yè)時,則需切換到小柴油發(fā)動機供電,切斷市電供電并收回集電小車。到相應的堆場再將集電小車伸出,重新將集電器引導入滑觸線后切換成市電供電。

1集電小車安全隱患

現有的雙碳刷組取電的集電小車,基本上都沒有任何措施用于檢測集電器上的碳刷是否正常處于滑線中,一旦出現集電器的碳刷未能正常進入滑線或在作業(yè)過程中異常掉出滑道的情況,靠操作司機主動觀察很難及時發(fā)現,且該處又是視野盲區(qū),基本都是情況比較嚴重時才會有所發(fā)覺,容易造成集電小車的損壞及滑線大面積的破壞,引起較大的經濟損失。

2安全保護的探索

為了降低出現掉碳刷情況所引起的損失,通過對現場資料收集與技術研討,我們提出了采用四級接觸器方案和電流檢測方案雙功能結合方式來檢測進場時和作業(yè)時的碳刷狀態(tài)。

2.1四級接觸器方案

將原來市電切換三級接觸器換成四級接觸器(其目的是能檢測地相碳刷),在四級主接觸器的碳刷端分別安裝一個中間繼電器和一個相序繼電器,將中間繼電器和相序繼電器聯鎖到主接觸器控制回路,同時給機上的PLC一個輸入信號用于PLC控制大車聯鎖。在E-RTG以柴油發(fā)動機進場時,集電小車的地相碳刷沒有進入滑線,相線和地線將不構成回路,這時中間繼電器不吸合,或者當相線沒有進入滑線時,相序繼電器報錯,觸點也不吸合,這時主接觸器控制回路不通,線圈不得電,無法進行柴/市電切換,同時在換電區(qū)處報故障。

改造后電氣原理圖如圖1所示,控制回路原理圖如圖2所示。

注意:由于集電小車采用雙碳刷組取電,在市電狀態(tài)下四級接觸器方案會失效。

2.2電流檢測方案

針對切換成市電運行狀態(tài)后,因雙碳刷組取電使得四級接觸器方案不起作用、無法實現掉碳刷檢測的問題,我們提出采用電流檢測方案。綜合比較單相電流檢測和零序電流檢測兩種模式,最后選定利用零序電流檢測保護,即:正常情況下三相電流的相量和等于零,公式為Ia＋Ib＋Ic=0,若出現集電小車某相掉碳刷的情況,這時穿過電流互感器的三相電流相量和不等于零,其相量和為Ia＋Ib＋Ic=I,通過與電流檢測保護裝置預定動作電流值Ie相比較,如I>Ie,則電流繼電器保護動作,經PLC控制使大車停止動作。故通過在其中一條主回路上加裝電流互感器及電流繼電器來實現在市電狀態(tài)下的相線掉碳刷檢測,電流檢測接線示意圖如圖3所示。

3現場實施及測試

現場實施四級接觸器方案和電流檢測方案,需要根據每臺設備工況選擇合理比例的電流互感器。選擇比例太小的話,容易燒毀電流互感器:選擇過大的話,靈敏度不夠,起不到保護作用。

在測試過程中發(fā)現,四級接觸器方案能滿足進場時檢測掉碳刷功能,但零序電流檢測與理論存在一定的差異。現場測試在掉一個相線碳刷情況下,大車從10%到全速動作時,電流互感器對應的電流是0.3~1.3A,在以低于10%的速度運行時無法檢測到電流,若是以大車最小電流來作為設定值需要在電流繼電器上繞的匝數就很多,則在正常狀態(tài)下大車在加速時和雙回路的特性將使電流檢測的誤動作頻繁出現,且起升所產生的電流有可能燒毀繼電器,所以需要反復測試來設定每臺設備電流繼電器的動作值(現在設定值為2A左右,大車對應的速度為50%),并在程序上加延時檢測用以區(qū)分誤動作。

4結語

這兩個方案結合使用能夠大大降低由于集電小車掉碳刷所引起的損失,同時填補了設備廠商的技術空白。然而這兩個方案還是存在不足,即在市電狀態(tài)下:(1)無法對單一地相碳刷進行檢測:(2)大車運行低于50%速度的情況下電流檢測功能存在缺失,即處于無法準確檢測的狀態(tài)。同時,該技術暫時無法完全避免對集電小車和滑觸線的損傷,后續(xù)需進一步探索完善技術方案,使保護措施更加到位。