0 引言

綠色港口發(fā)展已成為當(dāng)今世界各國(guó)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的重要窗口、建設(shè)綠色低碳環(huán)保交通運(yùn)輸體系的重要內(nèi)容和推動(dòng)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(xiàn)實(shí)意義。

廈門集裝箱碼頭集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“我司”）積極響應(yīng)“創(chuàng)建綠色環(huán)保低碳港口”的口號(hào)，對(duì)傳統(tǒng)的輪胎式龍門吊（RTG）進(jìn)行了“油改電”（ERTG），以減少對(duì)能源的消耗和對(duì)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(chǎng)架設(shè)由城市電網(wǎng)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(dòng)接觸，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)供電。當(dāng)E-RTG需要到其他堆場(chǎng)作業(yè)時(shí)，則需切換到小柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供電，切斷市電供電并收回集電小車。到相應(yīng)的堆場(chǎng)再將集電小車伸出，重新將集電器引導(dǎo)入滑觸線后切換成市電供電。

1 集電小車安全隱患

現(xiàn)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(cè)集電器上的碳刷是否正常處于滑線中，一旦出現(xiàn)集電器的碳刷未能正常進(jìn)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(jī)主動(dòng)觀察很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，且該處又是視野盲區(qū)，基本都是情況比較嚴(yán)重時(shí)才會(huì)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(jīng)濟(jì)損失。

2 安全保護(hù)的探索

為了降低出現(xiàn)掉碳刷情況所引起的損失，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資料收集與技術(shù)研討，我們提出了采用四級(jí)接觸器方案和電流檢測(cè)方案雙功能結(jié)合方式來檢測(cè)進(jìn)場(chǎng)時(shí)和作業(yè)時(shí)的碳刷狀態(tài)。

2.1 四級(jí)接觸器方案

將原來市電切換三級(jí)接觸器換成四級(jí)接觸器（其目的是能檢測(cè)地相碳刷），在四級(jí)主接觸器的碳刷端分別安裝一個(gè)中間繼電器和一個(gè)相序繼電器，將中間繼電器和相序繼電器聯(lián)鎖到主接觸器控制回路，同時(shí)給機(jī)上的PLC一個(gè)輸入信號(hào)用于PLC控制大車聯(lián)鎖。在E-RTG以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)場(chǎng)時(shí)，集電小車的地相碳刷沒有進(jìn)入滑線，相線和地線將不構(gòu)成回路，這時(shí)中間繼電器不吸合，或者當(dāng)相線沒有進(jìn)入滑線時(shí)，相序繼電器報(bào)錯(cuò)，觸點(diǎn)也不吸合，這時(shí)主接觸器控制回路不通，線圈不得電，無法進(jìn)行柴/市電切換，同時(shí)在換電區(qū)處報(bào)故障。

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(jí)接觸器方案會(huì)失效。

2.2 電流檢測(cè)方案

針對(duì)切換成市電運(yùn)行狀態(tài)后，因雙碳刷組取電使得四級(jí)接觸器方案不起作用、無法實(shí)現(xiàn)掉碳刷檢測(cè)的問題，我們提出采用電流檢測(cè)方案。綜合比較單相電流檢測(cè)和零序電流檢測(cè)兩種模式，*后選定利用零序電流檢測(cè)保護(hù)，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(xiàn)集電小車某相掉碳刷的情況，這時(shí)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(cè)保護(hù)裝置預(yù)定動(dòng)作電流值Ie相比較，如I＞Ie，則電流繼電器保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)PLC控制使大車停止動(dòng)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(shí)現(xiàn)在市電狀態(tài)下的相線掉碳刷檢測(cè)，電流檢測(cè)接線示意圖如圖3所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及測(cè)試

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施四級(jí)接觸器方案和電流檢測(cè)方案，需要根據(jù)每臺(tái)設(shè)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(hù)作用。

在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，四級(jí)接觸器方案能滿足進(jìn)場(chǎng)時(shí)檢測(cè)掉碳刷功能，但零序電流檢測(cè)與理論存在一定的差異。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試在掉一個(gè)相線碳刷情況下，大車從10%到全速動(dòng)作時(shí)，電流互感器對(duì)應(yīng)的電流是0.3～1.3 A，在以低于10%的速度運(yùn)行時(shí)無法檢測(cè)到電流，若是以大車*小電流來作為設(shè)定值需要在電流繼電器上繞的匝數(shù)就很多，則在正常狀態(tài)下大車在加速時(shí)和雙回路的特性將使電流檢測(cè)的誤動(dòng)作頻繁出現(xiàn)，且起升所產(chǎn)生的電流有可能燒毀繼電器，所以需要反復(fù)測(cè)試來設(shè)定每臺(tái)設(shè)備電流繼電器的動(dòng)作值（現(xiàn)在設(shè)定值為2 A左右，大車對(duì)應(yīng)的速度為50%），并在程序上加延時(shí)檢測(cè)用以區(qū)分誤動(dòng)作。

4 結(jié)語

這兩個(gè)方案結(jié)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(shí)填補(bǔ)了設(shè)備廠商的技術(shù)空白。然而這兩個(gè)方案還是存在不足，即在市電狀態(tài)下：（1）無法對(duì)單一地相碳刷進(jìn)行檢測(cè)；（2）大車運(yùn)行低于50%速度的情況下電流檢測(cè)功能存在缺失，即處于無法準(zhǔn)確檢測(cè)的狀態(tài)。同時(shí)，該技術(shù)暫時(shí)

無法完全避免對(duì)集電小車和滑觸線的損傷，后續(xù)需進(jìn)一步探索完善技術(shù)方案，使保護(hù)措施更加到位。