船舶岸电电缆输送车

申展超，黄迎春，李万里，张诗卓

（1.大连益网科技有限公司，辽宁大连 116025；2.大连益利亚工程机械有限公司，辽宁大连 116025）

0 引言

岸电技术是指允许装有特殊设备的船舶在停泊港口时接入港口侧的岸电电源，从岸上获得其泵组、通风、照明、通信和其他设备所需电力，从而关闭船舶自身的柴油发电机，减少废气的排放量，达到改善港口空气质量的目的。

国外岸电技术发展较快，相比之下，国内岸电技术虽然起步晚，但国内多个港口已建立船用岸电试点性工程。2009 年以来，青岛港、上海港、连云港港口、招商国际蛇口港、福建港、宁波港、天津港等多个港口都进行了岸电系统的建设和试点。

1 岸电系统介绍

1.1 系统组成

船舶岸电系统结构主要由岸电供电，船岸交互和船舶受电等3 部分组成。岸电供电部分实为一个特殊主变电站，将进线电压经变频、变压后供应到码头岸电箱，用以供给不同船只的用电。船岸互交部分是指连接岸上连接点及船上受电装置间的电缆和设备，电缆连接设备必须满足快速连接和储存的要求，其不使用时储存在船上、岸上或驳船上。移动电缆站应配备用于输送或起吊电缆的设备。船舶受电部分安装固定在船只上，主要包括船舶配电网及其相关设备。

1.2 电缆输送车工作原理

SSYW2 臂架式电缆卷盘输送车如图1 所示，电缆输送车工作时，将码头岸电箱输出的电缆缠绕在电缆输送车的电缆卷盘上，电缆从电缆卷盘出来后沿着臂架布置，绕过头部滑落后电缆的快速插头处于悬空状态。电缆输送车到达指定位置后，伸出支腿，通过丝杠调整使支腿着地。通过回转减速机、变幅油缸和伸缩油缸等3 个机构的协作，使电缆的快速插头到达船舶的接电箱位置，最后人工将快速插头接入船舶接电箱进行充电。

图1 SSYW2 臂架式电缆卷盘输送车

2 电缆输送车系统组成

2.1 设备组成

为解决船岸交互部分电缆输送的问题，设计了一种电缆输送车，设备组成如图2 所示。电缆输送车包括底盘、车架总成、变幅油缸、伸缩臂和液压系统等。电缆卷盘、电机、液压泵站、变幅油缸、滑环箱和防爆控制柜等。

图2 电缆输送车设备组成

电缆输送车整机长6.9 m，宽2.5 m，高4 m，满足公路运输的要求。设备最大行驶速度25 km/h，满足港口电缆输送的需要。

电缆输送车底盘主要由底盘结构、支腿、轮胎等组成，是整台设备的支撑和行走部件。底盘上安装有支腿，支腿通过丝杠调节高度，来实现着地或者离地。另外，支腿为可折叠型式，运输时可折叠起来，减小运输尺寸。电缆输送车为非自行走式轮胎底盘，依靠港口现有拖车设备辅助行走。

车架总成包括车架结构、电缆卷盘、滑环箱、回转装置、防爆控制柜等，是整车的中枢部分。电缆卷盘是收放电缆的执行机构，通过滑环箱的共同作用实现电缆的收放。回转装置包括回转支承和回转减速机等，使整车能够实现±90°的回转。防爆控制柜是整车的安全控制系统，保证了设备工作过程中的安全性能。

液压系统由液压泵站、变幅油缸、臂架伸缩油缸、阀块和管路组成，采用点比例控制，无极调速，操作性能好，降耗节能。

2.2 伸缩臂

油缸加绳排的伸缩原理如图3 所示，伸缩臂是三节伸缩的箱型臂，一二三节伸缩臂采用箱型结构，通过油缸加绳排的方式实现二三节臂的伸缩，通过变幅油缸实现输送臂的角度变化。从而实现高度和角度的变化。油缸加绳排的伸缩技术，其核心就是一个伸缩油缸配合绳排和滑轮，达到三节臂同步伸缩。伸缩臂工作原理：二节臂与一节臂通过伸缩油缸连接；三节臂通过伸臂绳、缩臂绳与一节臂连接。伸臂绳总长L1，一端固定在一节臂尾部，一端固定在三节臂尾部，中间绕过伸缩油缸头部导向轮。缩臂绳总长L2，一端固定在一节臂头部，一端固定在三节臂尾部，中间绕过二节臂尾部导向轮。

（1）外伸。伸缩油缸外伸时，缸筒外伸ΔL1，油缸就带着二节臂外伸ΔL2=ΔL1，由于一节臂保持不动，并且伸臂绳两端固定在一节臂和三节臂，而且长度L1总长不变；因此只能三节臂外伸，伸出量等于缸筒的外伸量ΔL3=ΔL1；所以ΔL2=ΔL3，即二三节臂外伸量相等，这就是同步伸缩原理，一个伸缩动作的发生，带来相邻两节起重臂的伸缩量相等。

（2）回缩。回缩原理同外伸。伸缩油缸回缩时，缸筒回缩ΔL1，油缸就带着二节臂回缩ΔL2=ΔL1；二节臂回缩时，由于锁绳臂两端固定在一节臂和三节臂上，并且一节臂相对保持不动，因此只能三节臂回缩，回缩量等于缸筒的外伸量ΔL3=ΔL1。

伸缩臂的顶部设置有电缆托架和托轮，伸缩臂的头部连接有导向滑轮，滑落与伸缩臂的三节臂端部通过法兰螺栓连接，电缆通过头部滑轮的导向，实现电缆插头和船舶电缆插座的对接。

电缆托架和托轮固定在伸缩臂上部，用来进行电缆的导向及固定，防止设备工作工程中电缆滑落。在一节臂上，电缆托架和托轮中有一组带传感器的，目的是通过测量电缆的压力，反馈给电缆卷盘信号，来调节电缆的松紧，达到防止电缆损坏、保护电缆的目的。带传感器的电缆托架如图4 所示。

图3 油缸加绳排的伸缩原理

图4 带传感器的电缆托架

2.3 液压系统

液压系统由动力站、执行机构组成。其中，动力站由液压油箱、电机、液压泵、过滤器、阀组、平衡阀、伸缩臂油缸、液压锁、变幅油缸和回转马达等附件组成。另外还包含液位、液温及压力传感器，用于监测系统状态信号。

采用定量泵加电比例多路阀的阀控系统，由电比例多路阀实现对机构速度的控制，多路阀主油路配有压力补偿器，可以实现稳定、精确的速度调节。多路阀入口设置有三通流量阀，在机构无动作工况，实现低压卸荷，减少系统发热，节能环保。系统配置有散热器，在油温达到50 ℃时，自动启动散热器，保证油温恒定。执行机构包括1 个伸缩油缸、2 个变幅油缸、1 套回转机构（马达加减速机）。系统配置有泵吸油过滤器、泵出口高压过滤器及回油过滤器，为系统油液清洁度提供保证。

伸缩油缸配有进口双向平衡阀，在伸缩过程中，使运动平稳，并保证臂架负角度工况下，油缸不会在外负载作用下伸出。变幅油缸采用单向平衡阀加液压锁的配置形式，一方面实现双油缸在静止状态下的双向锁止，另一方面，保证油缸动作过程的稳定及同步动作。回转机构采用蜗轮蜗杆减速机，液压马达驱动，由于减速机本身的自锁性能，不额外配置制动器及平衡阀。

2.4 电气系统

电气系统主要包括卷盘电机M1、臂头电机M2、液压泵站电机M3、变频器U1～U2、开关电源U3、控制器PLC、显示器DS1、机构动作开关S1～S6、机构动作电磁阀Y101～Y103、压力传感器TP1、测力传感器TF1 等组成。

电气系统主要功能包括对整机液压系统动作控制、通过电缆卷盘对电缆的输送与送回控制、安全限制、显示及报警等功能。

电控系统采用可编程控制器（布置在控制箱内），控制箱面板设置有按钮、选择开关等操作元件，同系统内的传感器（压力传感器、测力传感器等）均为输入信号给控制器，经控制器逻辑处理后给输出端口，控制液压电磁阀及继电器元件等，实现对液压机构、电缆卷盘的控制及相关安全保护及警示。

另外控制箱面板还设置有显示器，调整系统控制参数时，可通过显示器编程实现的参数界面对整机控制参数进行调节设置，用于整机出厂调试、系统优化及后期部件更换或升级。

3 结束语

本文根据岸电电缆输送现状，设计了一种船舶岸电电缆输送车。电缆输送车结构合理、操作方便，有效地解决了岸电电缆从码头岸电箱到船舶接电箱的输送问题，降低了工作强度，节省了成本。目前此设备已完成出厂调试，相信很快运用到港口中，为岸电的发展做出贡献。