Development of anti-rolling protection device for power supply cables in multi-functional portal crane wharf

能用碼頭上的多功能門機大多采用380V、50Hz的低壓交流電源，將設在碼頭海地面電源箱中的電源，通過裝在海側門腿上的磁滯式電纜卷筒引纜上機。我港8#泊位碼頭原設計為通用泊位，碼頭上配備有4臺多功能門機，自2006年投入使用以來，先后發生過6起碼頭供電電纜被行走臺車軋破的事故，造成門機長時間故障停機，嚴重影響安全作業，同時造成較大的材料浪費。

1、原因分析

為解決這一問題，我公司組織技術力量對門機磁滯式供電電纜卷筒驅動裝置、門機行走臺車結構以及門機行走過程中供電電纜工況等進行了分析，發現門機供電電纜被行車軋破主要有2個原因：一是多功能門機的2個行走臺車之間有一段近2米的間距，而每個行走臺車下端面與碼頭平面之間有較大空隙（該間隙大于供電電纜的直徑）；二是在門機行走過程中，當磁滯式供電電纜卷筒驅動裝置等突然發生故障后，導致供電電纜不能正常卷入電纜卷筒內，而是凌亂地散落在碼頭上，此時司機往往不能及時發現，而是繼續操作門機行走，這樣供電電纜就可能通過臺車與臺車之間的間隙落到門機軌道上，或通過行走臺車下端面與碼頭平面之間的空隙被擠入臺車與軌道之間，導致電纜被軋破。

2、技術改造

根據上述分析，我們確定了技術改造的方案，即研制碼頭供電電纜防軋保護裝置，著重從兩方面入手：一是增加供電電纜卷筒驅動裝置故障報警功能；二是對行走臺車結構進行改進，確保在任何情況下供電電纜都不能進入軌道上或進入行走臺車與軌道之間。

2.1 加裝門機供電電纜卷筒驅動裝置工作異常報警裝置

雖然不能確保磁滯式電纜卷筒驅動裝置不發生故障，但是我們要求當電纜卷筒驅動裝置發生故障后能夠及時報警，以提醒司機停止繼續操作門機行走或要密切關注供電電纜狀況。從這個思路入手，我們研制了1種新型的磁滯式電纜卷筒驅動裝置工作異常時可以報警的裝置。具體方案如下：

首先在供電電纜卷筒驅動裝置旁邊安裝1只PSN40-20DP常開式電感型接近傳感器（安裝位置見圖1），用卷筒支架的多個撐桿作為檢測物，并通過PLC程序檢測脈沖的時間來判斷電纜卷筒是否正常運轉。正常運轉過程中PLC程序檢測電纜卷筒撐桿運轉時1組通、斷的方波時序圖（見圖2，圖中“Z”為支架處，“K”為空檔處），通過比較通、斷電時間的長短來判斷電纜卷筒收放纜線是否正常。根據時間最短原則，在最短時間內檢測不到信號，就立即輸出報警。當供電電纜卷筒不工作、傳感器對準的是撐桿時，傳感器接通中繼，正常情況下接通時間小于1s，設定時間為2s，如果接通時間2s，就認為電纜卷筒工作異常；當傳感器停在空擋處時，正常情況下傳感器斷開時間（傳感器不輸出信號）為1.5s左右，考慮到在電箱處有換向，將斷開時弊設定為4s，如果超過4s傳感器仍未檢測到信號，就認為供電電纜卷筒工作異常，輸出報警10s。

2.2 在門機海側行走臺車上安裝擋纜裝置

為確保供電電纜在任何情況下都不能進入軌道面上或被擠入臺車與軌道之間，我們重點從縮短門機中間2個行走臺車之間的間距和減小臺車下端面與碼頭平面之間的空隙入手，在行走臺車端面和臺車側面安裝了1套擋纜裝置，具體方案是，用直徑為40mm的圓鋼焊接于海側各行走臺車外側下部，安裝空間為下部距離碼頭平面3cm。同時，使用加厚膠帶制作支架安裝在海側行走臺車端面，防止在電纜驅動裝置工作異常后卷繞的電纜進入門機軌道面上，同時也起到了清軌器的作用。

3、改造效果

根據上述方案，我們先選擇1臺門機進行了嘗試，成功后進行推廣。該方案的實施，成功地解決了供電電纜被行走臺車軋破的問題，具體效果如下：

⑴ 報警裝置安裝完成后，門機行走過程中多次發生供電電纜卷筒驅動裝置工作異常，但由于能夠及時報警，司機能夠及時進行處理，所以保證了電纜的安全使用。

⑵ 多功能門機電纜擋纜裝置安裝以后，現場使用情況良好，即使在人為設定電纜驅動裝置故障的條件下，擋纜裝置也能夠完全消除電纜進入門機軌道上或進入軌道與行走臺車之間被軋破的情況。

⑶ 供電電纜防軋保護裝置投入使用近2年多以來，4臺多功能門機供電電纜再未發生過被軋破的事故。