MGtl450型跨線提梁機供電系統(tǒng)優(yōu)化

丁加學 王飛

（中國建筑土木建設有限公司 北京 100070）

MGtl450型提梁機是秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司針對我國現(xiàn)階段客運專線鐵路雙線組合箱梁的施工特點及要求而設計制造的，可滿足我國客運專線鐵路雙線組合32m、24m和20m混凝土預制箱梁的搬運、裝卸及架設等功能。根據(jù)現(xiàn)場不同要求也可完成相配套的900t鐵路架橋機及運梁車的現(xiàn)場組裝、提吊就位等作業(yè)。MGtl450t/38m-28m輪軌式提梁機（以下簡稱提梁機）屬于超大型設備，工作載荷大、自重大、電氣控制系統(tǒng)較復雜，在設計中已經(jīng)采取了多種安全措施，確保本機的安全性。

1 設備出廠電氣系統(tǒng)

1.1 概述

提梁機的一個重要組成單元就是電氣控制系統(tǒng)，提梁機能否可靠、安全、有效地工作在很高程度上取決于電氣控制系統(tǒng)，其中起升機構是本設備的重要控制對象。機構設有制動電阻和制動單元，同時在電機和減速機的高速端和低速端設置雙重制動器，就是為防止重載下降時出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象，高速端是通過電力液壓推桿制動，低速端采用鉗盤式液力制動器。正常制動時，低速端制動在高速制動端延遲一段時間后執(zhí)行，可使制動趨于平穩(wěn)。

1.2 系統(tǒng)組成

MGtl450型提梁機供電系統(tǒng)由工業(yè)控制器、變頻器等部分構成。具有以下特點：為用戶提供圖形及聲光報警，監(jiān)視各關鍵部位的工作狀態(tài)；可編程控制器很大程度上簡化了控制系統(tǒng)，進而提高系統(tǒng)的可靠性；變頻控制使起升系統(tǒng)及各走行機構的性能得到提高，提升平穩(wěn)、減速平滑，空中啟動無溜鉤現(xiàn)象。采用重載低速、空載高速設計，提高效率。

1.3 系統(tǒng)控制對象

起升機構由2臺安川CIMR-G7B4045變頻器控制2臺卷揚電機，采用一拖一控制方式，閉環(huán)控制。大車機構由2臺安川CIMR-F7A4037變頻器分別控制每側4臺行走電機，采用一拖四控制方式，開環(huán)控制。小車機構共用大車機構1臺變頻器控制4臺電機，采用一拖四控制方式，開環(huán)控制。

2 原始電氣系統(tǒng)存在問題

（1）由于MGtl450型提梁機執(zhí)行機構較多且均由電氣系統(tǒng)控制，導致設備電控系統(tǒng)較復雜，故障發(fā)生頻率高，值得注意的是設備在重載時一旦發(fā)生故障，重物懸吊半空中，給設備自身及人身安全帶來較大的安全隱患，如不能及時排除故障會發(fā)生機械事故，威脅人身安全，經(jīng)濟效益遭受到較大影響，企業(yè)形象嚴重受損。

（2）設備出廠時供電系統(tǒng)采用脫線電纜進行單獨供電，在作業(yè)過程中設備需要單線移動，電纜線的收放如不能與設備的單線移動保證同步，一旦搭接在設備行車軌道上電纜線會被設備自身破壞，整機電氣系統(tǒng)癱瘓，所有指令無法實現(xiàn)，給設備及人身安全帶來較大威脅，拖延施工進度。

（3）由于設備作業(yè)時人員配置相對較固定，無專門人員隊設備運轉過程中的電纜進行看護，供電纜線存在較大的破損隱患，增加施工難度，浪費勞動力，提高無效成本[1]。

（4）由于電纜線多數(shù)處于非靜止狀態(tài)，作業(yè)人員無法對其維護，嚴重影響電纜線的使用壽命，非人為因素導致的故障率增加，導致維修費用增加，影響企業(yè)成本。

3 供電系統(tǒng)優(yōu)化改造現(xiàn)狀

設備供電系統(tǒng)存在故障及安全隱患時，會影響到設備的正常生產運行，供電系統(tǒng)存在的問題會給作業(yè)人員帶來一定的安全隱患，甚至威脅到他人生命安全[2]。因此，面對工程設備的供電系統(tǒng)進行優(yōu)化。當前，MGtl450型提梁機供電系統(tǒng)的優(yōu)化工作中存在一些問題：

（1）設備操作人員的素質和水平不同。電氣設備的運行主要靠電氣維修人員及施工人員的掌控，而這些人員存在不同的職業(yè)素質和技能水平，給設備電氣系統(tǒng)的安全運行帶來了隱患。另外，由于項目的具體操作設備人員和檢修技術人員在對待工作的專業(yè)素養(yǎng)、實際操作技能、認真態(tài)度等方面存在差異，也會直接影響到對設備電氣系統(tǒng)優(yōu)化的進展情況。

（2）設備電氣系統(tǒng)的構件質量也存在良莠不齊。據(jù)調查各構件不是出自同一個廠家，有的生產廠家是國外，有的產于國內，同時使用時并沒有具體的國家管理規(guī)范和統(tǒng)一的質量標準，導致這些構件的產品質量也各不相同，在這種狀況下給設備的電氣系統(tǒng)的優(yōu)化改造帶來了一定的難度，從而使改造工作受到了嚴重的影響。

（3）施工作業(yè)空間受限，在原有的場地規(guī)劃前提下供電線路的布置及方式均需合理籌劃，精確計算。

（4）由于項目所處環(huán)境空氣濕度較大，為保證改造后的供電系統(tǒng)同時兼具耐久性和多次利用價值，以降低改造成本，如何選材成為重中之重。

4 供電系統(tǒng)優(yōu)化改造方法

由于MGtl450型提梁機為大型特種設備，供電系統(tǒng)較復雜，因此對于供電系統(tǒng)的優(yōu)化工作是一項比較復雜且專業(yè)的工作，結合現(xiàn)場實際用電需求采用滑觸線供電方式。

主要通過從滑觸線、護套、導體和受電器入手進行改造，其中滑觸線的裝置主要參考了高鐵制梁場中龍門吊的供電裝置而來，自制受電器來完成龍門吊的供電。

受電器：是在導管內運行的一組電刷殼架，由安置在用電機構上的撥叉或牽引鏈條等帶動，使之與用電機構同步運行，將通過導軌，電刷的電能給到電動機等其他控制元件。受電器電刷的極數(shù)有3～15極與導管中導軌極數(shù)相應。

根據(jù)現(xiàn)場實際用電需求，結合市場情況對以下兩種材料進行對比，擇優(yōu)選擇。

（1）HFP56系列滑觸線：單項橫截面積100mm2，額定載流量240A。優(yōu)點是安裝簡單，結構簡單。缺點是倆機靠近時供電電流量過大易發(fā)熱，工作可靠性較差，以后配件采購維修難度大）。

（2）DHH-320A單極滑觸線：單極橫截面120mm2，額定截流量320A，采用分體獨立式供電，載流量大，安全可靠，維修方便，鋁材價格便宜。但是結構復雜，安裝方式繁鎖。

結合現(xiàn)場實際用電需求，單臺設備額定電流為250A，充分考慮材料的循環(huán)利用價值，建議選用DHH-320A單極滑觸線作為本次改造用材。

改造方式：將設備剛腿一側的供電系統(tǒng)進行拆除，在設備的柔腿側（另一側）采用2臺設備同時供電方式，東西方向各設置一個二級柜，形成聯(lián)動沿著MGtl450型提梁機的運行軌道平行敷設四條導線，主體采用角鐵支架進行固定，穩(wěn)固可靠。在移動設備的安裝方面，可以從導體上取電的集電器著手。這樣，當設備移動時集電器隨設備同步運行，并隨時從導體上取得電源提供給設備，以使設備可繼續(xù)移動。

改造后可實現(xiàn)以下四方面的優(yōu)化：

安全性：供電滑觸線外殼系由高絕緣性能的工程塑料制成。外殼防護等級可根據(jù)需要采用IP13或IP55等級，能防護雨雪、冰凍襲擊以及吊物觸及。產品經(jīng)受多種環(huán)境條件考驗。絕緣性能很好，對檢修人員觸及輸電導管外部不會產生無任何傷害。

可靠性：輸電導軌導電性能極好，散熱快，并用阻抗值低，電流密度高，線路損失小，電刷由具有極高導電性能、高耐磨性能的金屬石墨材料制成。受電器移動靈活，定向性能好，有效控制了串弧現(xiàn)象。

經(jīng)濟性：供電滑觸線裝置結構較簡單，采用電流密度高，電阻率低，電壓損耗低的鋁排作為導電主體?？晒?jié)電5%左右，實現(xiàn)以塑代鋼和銅，設計新穎，無需其他絕緣結構和補償線，安裝于起重機控制室同側，節(jié)省安裝材料及經(jīng)費，其綜合費用與鋼質祼滑線大致相同。改造后的供電系統(tǒng)無需額外人力輔助，節(jié)約人工成本。

方便：供電滑觸線裝置將多級母線集合于一根導管之中。其固定支架，連接夾、懸吊裝置，均以通用件供應，裝拆、調整、維修亦十分方便。

5 結束語

綜上所述，本文圍繞MGtl450型跨線提梁機供電系統(tǒng)優(yōu)化展開了詳細的探討，取得了良好的改進效果，可為今后相關項目提供參考。