防臺(tái)風(fēng)型港口起重機(jī)接電箱的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新

楊曉峰 馬壯宏

摘 要：在全球氣候變暖的背景下，近幾年頻繁出現(xiàn)的臺(tái)風(fēng)天氣，對(duì)港口設(shè)備和生產(chǎn)影響很大。港口起重機(jī)接電箱是港口生產(chǎn)的主要設(shè)備，使其適應(yīng)新的氣候情況，對(duì)保證生產(chǎn)安全可靠運(yùn)行有重要的意義。本文從提高港口起重機(jī)接電箱的防護(hù)性能出發(fā)，淺談防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱的開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，以適應(yīng)南方等多臺(tái)風(fēng)地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用需求。

關(guān)鍵詞：港口起重機(jī);接電箱;防護(hù)結(jié)構(gòu);安全;實(shí)用方便

Abstract：Under the background of global warming， the frequent occurrence of typhoons in recent years has had a great impact on port equipment and production. Power connection boxes for port cranes are major equipment for port production. It has important significance to make them adjust to the new climate to ensure the safety and reliability for the production. Started from improving the protection of power connection boxes for port cranes， the paper discusses the development and innovation of anti-typhoon power connection boxes for port cranes， which is for the practical application requirements of typhoon-prone areas.

Key words：Port crane; Power connection box; Protection mechanism; Safe; Practical and convenient

中圖分類(lèi)號(hào)：U653.921

1 開(kāi)發(fā)防臺(tái)風(fēng)型港口起重機(jī)接電箱的必要性

在全球變暖的氣候變化背景下，隨著極端氣候?yàn)?zāi)害的日益增多，其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響也日益加劇。而臺(tái)風(fēng)災(zāi)害是影響我國(guó)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。其往往會(huì)給港口設(shè)施尤其是岸邊配電設(shè)備造成破壞，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。接電箱作為重要的港口起重機(jī)，如門(mén)機(jī)、軌道吊等的配電設(shè)備，提高其抵御臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的能力刻不容緩。

1.1 臺(tái)風(fēng)的危害性

1.1.1 大風(fēng)

臺(tái)風(fēng)級(jí)別的熱帶氣旋中心附近最大風(fēng)力達(dá)12級(jí)以上（風(fēng)力的大小一般分為18個(gè)等級(jí)，最小為0級(jí)，最大為17級(jí)，超過(guò)最高標(biāo)準(zhǔn)17級(jí)的定為18級(jí)。12級(jí)風(fēng)力為32.4～36.9 m·s-1）。

1.1.2 暴雨

我國(guó)氣象上規(guī)定，暴雨指24 h降水量達(dá)50 mm或以上的強(qiáng)降雨。臺(tái)風(fēng)過(guò)境，可能產(chǎn)生150～300 mm降雨，少數(shù)臺(tái)風(fēng)能直接或間接帶來(lái)1 000 mm以上的特大暴雨（24 h降水量為50.0～99.9 mm稱(chēng)為“暴雨”;100～250 mm為“大暴雨”;250 mm以上為“特大暴雨”）。

1.1.3 風(fēng)暴潮

風(fēng)暴潮指由強(qiáng)烈大氣擾動(dòng)，如熱帶氣旋（臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)）、溫帶氣旋（寒潮）等引起的海面異常升降現(xiàn)象。其特點(diǎn)是來(lái)勢(shì)猛、速度快、強(qiáng)度大、破壞力強(qiáng)。尤其是當(dāng)風(fēng)暴潮與天文潮高潮疊加時(shí)，會(huì)形成更強(qiáng)的破壞力，引起沿海水位暴漲，海水倒灌，驚濤駭浪，發(fā)生特大潮災(zāi)[1]。

1.2 臺(tái)風(fēng)對(duì)碼頭接電箱的影響

綜上所述，臺(tái)風(fēng)所帶來(lái)的大風(fēng)、暴雨和風(fēng)暴潮等災(zāi)害，往往會(huì)給港口設(shè)施造成破壞，會(huì)給碼頭和堆場(chǎng)帶來(lái)水澇。岸邊配電設(shè)備的接電箱，如果防水性能達(dá)不到防御臺(tái)風(fēng)這種惡劣天氣的要求，一旦遭遇臺(tái)風(fēng)或水澇，就會(huì)進(jìn)水短路，甚至發(fā)生爆炸，這不僅會(huì)使企業(yè)遭受經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)o作業(yè)人員帶來(lái)安全隱患。在電箱受到水的侵入后，清理維護(hù)電箱往往花費(fèi)很多時(shí)間，對(duì)臺(tái)風(fēng)后迅速恢復(fù)生產(chǎn)帶來(lái)不便。

1.3 港口起重機(jī)接電箱對(duì)港口生產(chǎn)的重要性

港口門(mén)座起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)門(mén)機(jī)）由于具有較高的裝卸效率，且靈活，安全可靠，能多臺(tái)門(mén)機(jī)同時(shí)作業(yè)，尤其兩臺(tái)門(mén)機(jī)同時(shí)在同一艙口作業(yè)，能充分利用港口碼頭有限場(chǎng)地，適應(yīng)船艙的空載、滿(mǎn)載作業(yè)及地面車(chē)輛的通行，所以廣泛在港口碼頭、車(chē)站、堆場(chǎng)上使用。門(mén)機(jī)是一種需要經(jīng)常移動(dòng)的裝卸設(shè)備，為了保證設(shè)備正常作業(yè)，根據(jù)港口供電技術(shù)規(guī)范的要求，“碼頭前沿裝卸機(jī)械采用低壓供電的電力電源箱設(shè)置間距在

40 m以?xún)?nèi)為宜”，這種電源箱在后來(lái)出版（2001年）的JT/T 439-2001標(biāo)準(zhǔn)中稱(chēng)為港口動(dòng)力接電箱（以下簡(jiǎn)稱(chēng)接電箱）。所以要保證作業(yè)安全可靠和操作方便，接電箱作為重要的岸邊配電設(shè)備，其安全性和方便性起著至關(guān)重要的作用[2]。

1.4 開(kāi)發(fā)防臺(tái)風(fēng)型港口起重機(jī)的必要性

以前，由于我國(guó)缺乏防護(hù)型整體式的大電流插頭插座（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新插頭座）及其他適用的先進(jìn)電器附件，所以很難設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足上述要求的接電箱。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)接電箱普遍存在的問(wèn)題有以下3方面。

（1）接電方式采用電纜和接電箱的電極銅排連接，每一次接電都必需拆與接（或插與拔）4根線（L1、L2、L3和N線）費(fèi)時(shí)費(fèi)力，操作不方便，易搞錯(cuò)相序;易造成帶電操作或碰觸箱內(nèi)帶電導(dǎo)體的危險(xiǎn)，要防止相序搞錯(cuò)和防止帶電操作都必需靠人的警惕性來(lái)保證，難以做到絕對(duì)不出錯(cuò)[3]。

（2）上述接線方式接電箱的電纜出線很難密封達(dá)到IP65的要求，易進(jìn)水，箱體更無(wú)法抵御臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣。蓋上蓋子時(shí)水仍可以從電纜進(jìn)出線口進(jìn)入;打開(kāi)蓋子時(shí)，則箱體內(nèi)電器完全暴露，根本不防水，在雨天操作存在危險(xiǎn)，易因進(jìn)水造成安全隱患，也不能直接沖水清潔[4]。

（3）由于港口建設(shè)的現(xiàn)代化水平不斷提高，對(duì)港口岸邊配電設(shè)備的可靠性，安全性有了更高的要求，同時(shí)提倡人性化和港區(qū)的美觀和諧。設(shè)備要做到可靠安全就必需有必要的保護(hù)功能及措施;而人性化就是要使操作維護(hù)方便，操作人員無(wú)觸電危險(xiǎn);美觀和諧就要求設(shè)備有美感的外型、與港區(qū)協(xié)調(diào)的色調(diào)，并能便于沖洗干凈，營(yíng)造一個(gè)清潔、安全、文明的港區(qū)環(huán)境。

老式落后的接電箱已經(jīng)不適應(yīng)港口的現(xiàn)代化要求，所以對(duì)老式接電箱的改革創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)防臺(tái)風(fēng)型港口起重機(jī)接電箱，使其滿(mǎn)足南方等多臺(tái)風(fēng)地區(qū)的安全應(yīng)用需求實(shí)在是非常必要且緊迫的。

2 防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱的創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱的技術(shù)要求總則

防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱改革總的原則：按實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)、安裝及使用要求設(shè)計(jì)，要達(dá)到運(yùn)行可靠性高，安全性高，能抵御強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的襲擊，抗機(jī)械碰撞，防塵防澇，接電高效快捷輕便，操作人性化，外型美觀和諧的要求。

2.2 防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱的創(chuàng)新點(diǎn)

應(yīng)用TRIZ理論，對(duì)舊的接電箱存在的問(wèn)題和技術(shù)沖突，采取創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維和國(guó)家技術(shù)專(zhuān)利技術(shù)應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了ESD2型全不銹鋼防臺(tái)風(fēng)型的港口起重機(jī)接電箱。研發(fā)的港口起重機(jī)接電箱應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，采用新穎結(jié)構(gòu)和新型電器附件，是電工技術(shù)進(jìn)步的防護(hù)電器。產(chǎn)品安全可靠，安裝使用及維護(hù)方便，生產(chǎn)效率高，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱，具有如下創(chuàng)新點(diǎn)。

（1）接電箱采用新穎防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所有可能進(jìn)水（塵）的環(huán)節(jié)，都用加強(qiáng)密封的防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)線電纜口采用專(zhuān)用不銹鋼P(yáng)G密封裝置，箱體用不銹鋼加強(qiáng)結(jié)構(gòu)制造，產(chǎn)品防水性能好，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能用于戶(hù)外惡劣環(huán)境，耐撞擊，耐腐蝕，能防淋、防海水，抵御暴雨和臺(tái)風(fēng)襲擊，有通用型IP65和防臺(tái)風(fēng)型IP65/IP68產(chǎn)品。特別是能抵御大暴雨或臺(tái)風(fēng)、受潮等。

（2）創(chuàng)新采用D系列塑料外殼整體式大電流防護(hù)型插頭和插座，防護(hù)等級(jí)IP67，是目前國(guó)內(nèi)外防護(hù)等級(jí)最高、重量最輕的大電流插頭座。該產(chǎn)品是在廣州港技電處的提議和技術(shù)指導(dǎo)下開(kāi)始研發(fā)，接受深圳赤灣港及廣州港多個(gè)港口公司的試用意見(jiàn)進(jìn)行不斷改進(jìn)完善而定型的產(chǎn)品。產(chǎn)品獲國(guó)家多件技術(shù)專(zhuān)利，630A～1250A規(guī)格在當(dāng)時(shí)填補(bǔ)了國(guó)際國(guó)內(nèi)空白，解決了大電流插拔接電與使電箱的整體結(jié)構(gòu)防護(hù)等級(jí)能夠達(dá)到IP65以上的技術(shù)瓶頸，具有安全可靠、使用輕便快速的特點(diǎn)，具有國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)水平。

（3）接電箱箱體和構(gòu)件，包括螺釘都采用了不銹鋼制造，防腐能力強(qiáng)，機(jī)構(gòu)等不會(huì)因?yàn)殇P蝕的原因，使設(shè)備操作不靈，增加維護(hù)時(shí)間而影響生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。整體式大電流插頭、插座外形圖見(jiàn)圖1。

（4）使用時(shí)不用重復(fù)接線，插頭插拔時(shí)如果考慮加上電纜的重量，為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，也可以配置插頭的插拔輔助操作機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)效率更高。插拔輔助操作機(jī)構(gòu)有杠桿式和齒輪式2種，見(jiàn)圖2。

（5）插座創(chuàng)新定位設(shè)計(jì)，不造成誤插或造成與E線互插，并可實(shí)現(xiàn)兩根電纜上機(jī)的起重機(jī)接電，滿(mǎn)足2根電纜上機(jī)起重機(jī)的接電需要。

（6）插座帶機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，保證插拔時(shí)不帶電操作，符合GB 5226.1-2019機(jī)械電氣安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，確保安全[5]。即插座與主電路開(kāi)關(guān)操作帶機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，接電操作聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)確保接電時(shí)插座電源電路開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，即只有當(dāng)插頭可靠插接并處于完好防護(hù)狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)才能接通;而在使用完畢需拔出插頭時(shí)，必需在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)才能拔出插頭。解決了目前采用電氣聯(lián)鎖的插座產(chǎn)品是在開(kāi)關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)拔出插頭（由電氣線路使開(kāi)關(guān)斷電）時(shí)，在電氣線路開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi)慢于插頭拔出時(shí)間就會(huì)引起飛弧的缺點(diǎn)。

（7）箱體分接電插座單元和帶有過(guò)載，短路保護(hù)的單元。操作簡(jiǎn)單，接電時(shí)，只需將門(mén)機(jī)的取電插頭插入插座即可，不用時(shí)則拔下插頭，省去每次接電需接線的麻煩，操作人員沒(méi)有接觸帶電導(dǎo)體的危險(xiǎn)，使用安全可靠。

（8）新穎防澇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（圖3）。防澇防淹水能力強(qiáng)，接電箱在地面淹水500～600 mm的情況下仍然不會(huì)進(jìn)水，如果有特殊要求還可以特殊設(shè)計(jì)，使整個(gè)電箱淹水都不會(huì)進(jìn)水。

（9）人性化設(shè)計(jì)，防止誤觸電，保障操作者人身安全與確保用電安全。

（10）根據(jù)臺(tái)風(fēng)多發(fā)性地區(qū)需要，按用戶(hù)的操作習(xí)慣要求或安裝方式，按TRIZ理論創(chuàng)新設(shè)計(jì)防澇型全不銹鋼防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱，滿(mǎn)足實(shí)際使用需要。

（11）符合IEC 60309、GB/T 7251.4-2017、JT/T 439-2001

標(biāo)準(zhǔn)，是新一代安全可靠的港口岸邊接電設(shè)備。

3 防臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱的應(yīng)用實(shí)例

接電箱主要作為額定電壓1 000 V以下，電流

1 250 A及以下的碼頭裝卸機(jī)械，如門(mén)座起重機(jī)、輪胎式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)（輪胎吊、輪胎吊油改電）等的配電電源，同時(shí)可兼作岸邊檢修用的配電電源。

臺(tái)風(fēng)型起重機(jī)接電箱技術(shù)參數(shù)為額定電壓：380、690、960、1 000 V;額定電流：250、400、630、800、

1 000 A和1 250 A;電流連續(xù)率：≤40%（1 000 A以上產(chǎn)品）;適應(yīng)起重機(jī)噸位：10、16、25、30 t、40 t;

防護(hù)等級(jí)：通用型IP65;防臺(tái)風(fēng)型IP65/IP68。正常工作條件：周?chē)諝鉁囟?25～45 ℃;相對(duì)濕度：

+40 ℃≤50%;較低溫度時(shí)≤90%并考慮到因溫度變化偶然產(chǎn)生的凝露;安裝方式：地上式;半地上式（接電箱一部分在地面上）;地下式（即沉降式，接電箱安裝在地面下）。地上式接電箱見(jiàn)圖4，半地上式見(jiàn)圖5，地下式（即沉降式，接電箱安裝在地面下）見(jiàn)圖6，此安裝方式接電箱操作不方便，不予推薦。

4 常用方案

根據(jù)對(duì)港口用戶(hù)的調(diào)查了解，發(fā)現(xiàn)地上式的接電箱更實(shí)用與方便，所以下面介紹幾種方案的應(yīng)用。

4.1 型號(hào)：ESD2-630/108? 即地上式，800A門(mén)機(jī)插座一路的IP65防護(hù)型技術(shù)方案

線路方案圖、安裝尺寸圖和產(chǎn)品外形分別見(jiàn)圖7、圖8、圖9。

4.2 型號(hào)：ESD2-800/118? 即地上式，800A門(mén)機(jī)插座一路、63A（或125A）檢修插座一路的IP65防護(hù)型技術(shù)方案

帶63A或125A檢修插座線路方案圖、外形尺寸圖、安裝尺寸圖和電箱在港口的應(yīng)用圖分別見(jiàn)圖10～13。

4.3 型號(hào)：ESD2-800/118即地上式，800A門(mén)機(jī)插座一路、63A（或125A）檢修插座一路的IP65/IP68防護(hù)型技術(shù)方案

此方案可以防止出現(xiàn)電箱淹水時(shí)，電箱內(nèi)部進(jìn)水。只要淹水一退，馬上可以投入生產(chǎn)，線路方案圖及外形尺寸圖分別見(jiàn)圖14和圖15。

5 門(mén)機(jī)電纜固定方法

起重機(jī)電纜的固定方法常用有3種，即羊角形鉤、卸扣帶環(huán)式、肘機(jī)構(gòu)，看實(shí)際需要配套設(shè)計(jì)。

6 結(jié)語(yǔ)

防臺(tái)風(fēng)型港口起重機(jī)接電箱是新一代的安全實(shí)用的港口配電設(shè)備，規(guī)格齊全，能滿(mǎn)足各種門(mén)機(jī)和各種類(lèi)型裝卸碼頭的需要，同時(shí)也可作為其他用途的配電設(shè)備，已經(jīng)在多個(gè)港口碼頭應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，耐撞擊，耐腐蝕，能防淋，防海水，能抵御臺(tái)風(fēng)惡劣天氣的破壞，滿(mǎn)足南方等多臺(tái)風(fēng)地區(qū)的安全應(yīng)用需求，有效地減少事故發(fā)生率，消除火災(zāi)和觸電事故隱患，避免經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)促進(jìn)電工技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)港口的現(xiàn)代化建設(shè)和港口公司的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

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