董瑞佳

（唐山工业职业技术学院自动化工程系， 河北 唐山 063200）

1 背景介绍

移动伸缩式装船机是大宗散货装船作业的连续性机械，与后方皮带机系统相衔接，是一种高效率的港口装卸作业机械，在作业过程中根据船体宽度臂架长度可以自由伸缩，以满足不同工况要求。伸缩臂架、前部溜筒以及抛料板等设备单元供电及通讯电缆（即动力缆与控制缆）需要来回移动，为了防止电缆缠绕、磨损、拉脱和散乱，常把电缆放入伸缩拖链中来对其形成有效保护，如图1 所示为电缆拖链。随着设备使用时间的延长、电缆的老化、现场煤尘及海边咸湿空气侵蚀，移动伸缩式装船机伸缩拖链存在的问题开始逐步凸显、故障频发，成为制约装船效率的瓶颈之一。

某港口公司是渤海湾重要的煤炭中转港，对应蒙冀铁路、大秦铁路迁曹支线两条能源大动脉，在国家的“西煤东运、北煤南运”的能源大格局中具有举足轻重的地位，该港口公司起步工程共有4 台移动伸缩式装船机，设计年吞吐量达到5 000 万t，自2009 年投产以来一直处于高负荷运转状态，随着设备使用时间的延长、电缆的老化、现场煤尘及海边咸湿空气侵蚀，移动伸缩式装船机伸缩拖链存在的问题开始逐步凸显、故障频发，2018 年冬季11 月份，SL1 装船机悬臂伸缩拖链内部电缆出现扭曲、外表皮破损情况，同时拖链也出现拖链片掉落情况[1]。此后，4 台装船机悬臂伸缩拖链及电缆均开始不同程度出现电缆扭曲、拖链损伤情况。2019 年冬季12 月份，SL2 装船机一根悬臂伸缩电缆完全扭断、悬臂伸缩拖链直接由中间断掉，严重影响设备正常运行。由于移动伸缩式装船机悬臂伸缩电缆直径偏大，伸缩拖链卷曲半径偏小，即使对电缆和拖链进行更换，但电缆扭断和拖链损伤的情况难免发生。所以，需要开始对此问题立项攻关。

图1 电缆拖链

2 技术改造方案

2.1 技术方案综述

本项改造计划将移动伸缩式装船机悬臂伸缩电缆随伸缩臂运行移动方式由拖链带动，改为垂直悬挂到滑线小车，由滑线小车在轨道上运行带动电缆移动方式，最大限度地保护电缆本身。并且将原有圆电缆改为船用扁电缆（CEFR，乙丙橡胶绝缘，氯丁胶护套），提高减小电缆的最小扭曲半径，从而更加适应该港口现场尘大、腐蚀性强的工况。改造方案示意图如下页图2 所示[2]。

2.2 新电缆参数计算

经查阅技术文件可以知道移动伸缩式装船机伸缩原用圆电缆参数如下所示：

1）LV（低压）电缆 CEFR/DA24×4 48 m 已用 12芯备用12 芯。

2）C（控制） 电缆 CEFR/DA30×2.5 48 m 已用15 芯备用 15 芯。

3）LV（低压）电缆 CEFR/DA24×4 48 m 已用 16芯备用8 芯。

图2 伸缩挂缆方案图

4）C（控制）电缆 CEFR/DA30×2.5 48 m 已用 10芯备用20 芯。

5）C（控制）电缆 CEFR/DA30×2.5 48 m 已用 28芯备用2 芯。

由此统计得，控制信号电缆（30×2.5）总共90芯，其中使用53 芯，备用37 芯。低压动力电缆（24×4）总共 48 芯，其中使用 28 芯，备用 20 芯。

控制信号电缆（2.5 mm2）选用两根电缆，每根30芯，其中有7 芯备用。低压动力电缆（4 mm2）可以选用两根电缆，每根20 芯或者24 芯，其中有12 芯或者20 芯备用。（控制信号电缆和动力电缆接头都在同一个接线箱内，可以让二者的备用芯互相通用，由此，将控制信号缆（2.5 mm2）备用芯数目减少为7 芯。

从移动伸缩式装船机的尾车落料中心点到溜筒落料中心点各向外延伸1 m 即为我们需要的工字钢长度，也就是滑车最大走行距离。由此得出：

1）SL1 装船机工字钢长度24 m（海侧轨道到溜筒中心18 m，轨道到尾车落料点4 m）；

2）SL2 装船机工字钢长度28 m；

3）SL3 装船机工字钢长度32 m；

4）SL4 装船机工字钢长度36 m。

在不影响安全和正常使用条件下，将4 根扁电缆分两层放置，这样可以节省一些空间，也避免由于空间有限，电缆布置过于靠边，被其他东西挂住，发生电缆抻断的情况发生。

从固定臂上部梁顶到平台支撑梁格栅面高度约为3 m，考虑工字钢和安全距离，挂缆垂直悬挂距离确定为2 m。在滑线小车两侧以及头车和尾车安装合适型式的橡胶缓冲块，减轻小车碰撞时的冲击，保证安全。

2.3 挂缆安装方案设计

在固定臂顶部无缝焊接固定一根合适长度的工字钢作为滑道，在滑道上安装8 个滑线小车，滑线小车间用合适长度的钢丝绳连接起来，将扁电缆间隙均匀的固定到滑线小车上，并且使头滑线小车与伸缩臂连接，这样当伸缩臂前后运动时，会带动滑线小车运动，从而使电缆随动。经现场实际测量，改为挂缆后，电缆也可以少走一段距离，确定每根电缆长度为40 m[3]。

2.4 安装要求

1）扁电缆要采用柔性大、并具有一定抗拉伸能力，能长期适应海边潮气大、腐蚀性强的气候特点。扁电缆要留出一定的备用芯，方便以后维修。

2）工字钢、滑线小车、钢丝绳要选择能够承受四根扁电缆同时使用的强度要求，并有一定余量。

3）要求方案中考虑该港口NOSA 安健环五星级安全体系，施工完成后要符合该港口的要求，并对不足之处进行改进。

4）考虑现场锈蚀和震动情况，要求钢结构件都采取有效的防锈蚀措施（热浸锌），同时还要采取防螺栓松动的有效措施并添加备母。

3 改造效果

改造后的挂缆滑线小车如图3 所示，改造效果如下：

图3 改造后挂缆滑线小车

1）选取最早发生并且故障相对较多的SL1 装船机，根据上述技术方案对悬臂伸缩拖链改挂缆进行技术改造，经过实践检验，证明该技术方案科学合理、切实可行，根据生产计划逐步在其他另外3 台移动伸缩式装船机上进行类似技术改造并且效果良好。

2）解决移动伸缩式装船机臂架伸缩拖链在恶劣工况过程中不易维护、稳定性差的弊端，利用挂缆滑线小车悬挂式的工作方式妥善处理。

3）将原有圆电缆改换为船用扁电缆，不仅解决了原有电缆扭曲半径小、易损坏的不利因素，而且延长了原电缆3～4 a 的使用周期。

4）通过更换滑线小车挂缆后可将使用寿命提升到10 a 以上甚至更长，效果显著，如下页表1 所示。

4 技术改造及推广价值

本次技术改造是结合该港口在生产中遇到的实际问题与需求，首先以1 台移动伸缩式装船机作为尝试，经过一段时间的实践检验后，迅速推广到其他另外3 台移动伸缩式装船机，为移动伸缩式装船机伸缩部位电缆防护提供了新方向，将原有伸缩拖链升级成挂缆滑线小车，妥善地解决了伸缩部位电缆扭曲、拖链脱节、工况恶劣不易维护的疑难问题，可为装船机、堆取料机、桥吊等港口移动机械设备供电问题提供了有意义的参考价值。

表1 改造前后对比一览表