諾爾輪胎式集裝箱龍門起重機吊具糾偏液壓系統優化

吳士杰

諾爾輪胎式集裝箱龍門起重機（以下簡稱“輪胎吊”）吊具糾偏系統在集裝箱碼頭的應用較為廣泛，不過，由于其液壓系統設計過于保守，在實際使用過程中存在液壓元件使用壽命偏短、糾偏故障頻發、液壓油容易乳化等問題。本文分析諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統存在的預設壓力偏高、液壓站密封效果不佳等問題，并提出吊具糾偏液壓系統優化方案。

1 諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統故障分析

寧波北侖第三集裝箱碼頭有限公司（以下簡稱“北三集司”）共有諾爾輪胎吊96臺，其采用由液壓油缸推動的吊具糾偏形式，在使用過程中經常因齒輪泵和齒輪泵出油管破裂、液壓油污染乳化等而發生吊具糾偏液壓系統故障。由表1可見，2019年北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏故障頻次為24次/月，吊具糾偏故障占當年諾爾輪胎吊機械故障的比例為19.8%。輪胎吊吊具糾偏故障頻發不僅導致設備維修成本增加，而且加大維修人員工作量和勞動強度，影響輪胎吊作業效率。為了解決諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統故障，創建安全型、創新型、效益型、順暢型、環保型碼頭，有必要分析諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統故障表現及原因（見表2）。

2 諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統優化方案

2.1 調整溢流閥預設壓力

諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓原理如圖1所示。分析諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統，重新計算系統所需壓力值。諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統參數如下：按吊具下質量偏載10%計算，活塞桿所受最大外部負載Fmax=45 843 N，以活塞桿受拉力為正，受壓力為負;油缸規格為缸徑80 mm，桿徑40 mm，行程;無桿腔面積S1=2;有桿腔面積S2=3 768 mm2;軟管最大工作壓力為29.3 MPa;閥的額定工作壓力為35.0 MPa;溢流閥的設定壓力P0=18.0 MPa。根據上述參數計算溢流閥設定壓力如下：有桿腔能克服最大外部負載Fmax的最小壓力P2'=12.2 MPa，溢流閥設定壓力P0'為12.8～14.6 MPa。根據計算結果，溢流閥設定壓力P0設置為18.0 MPa不合理。若取P0'=12.8 MPa：當無桿腔進油時，P2max=29.2 MPa（小于29.3 MPa），軟管正常工作;當有桿腔進油時，P1max=18.7 MPa（小于29.3 MPa），軟管正常工作。

通過計算，在諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統正常運行的情況下，將溢流閥設定壓力設置為，能夠有效減輕對齒輪泵的沖擊，降低齒輪泵殼體受沖擊開裂和油管破裂的風險。另外，可將齒輪泵出油管改為柔性較好的液壓軟管，從而既能滿足系統壓力需求，又能避免硬油管因彎曲半徑過小而疲勞破裂。

2.2 設定調節閥的流量標準

諾爾輪胎吊吊具糾偏動作慢、糾偏時間長的故障較為普遍，導致此類故障的主要原因是修理人員隨意擰動調節閥旋鈕，使液壓系統流量發生變化：調節閥流量過小會降低油缸伸縮速度，影響作業效率;調節閥流量過大會增加齒輪負荷，容易因氣蝕現象而產生異響和振動。鑒于此，有必要調整調節閥流量值，以控制油缸的流量。為了避免因操作不當而引發故障，設定調節閥的流量標準。 通過現場比對測試，最終確定將調節閥的調節量控制在總行程的60%，在滿足作業需求的同時也符合齒輪泵流量負荷要求。

2.3 油箱側面增開檢修孔

檢修孔位于油箱上平面存在以下問題：整個液壓閥座、電控箱、電機都在油箱蓋上面，導致油箱蓋質量較大，維修人員打開油箱蓋耗時耗力;維修人員檢修時需要拆除部分液壓油管和電氣線路，導致工作量增加。鑒于此，可在油箱側面增開檢修孔，不僅便于維修人員打開油箱蓋和清理油箱，而且不需要拆除液壓油管和電氣線路，從而有效提高設備維修效率。此外，油箱側面增開檢修孔有助于提升液壓站的防水性能：改造前，油箱蓋平面較大，安裝固定需要的緊固螺栓較多，且橡膠密封墊較長，多次打開易使橡膠墊破損，從而導致雨水通過螺栓孔縫隙和橡膠破損處滲入油箱內，引起油品污染和乳化;改造后，設置在油箱側面的檢修孔面積較小且使用的螺栓較少，雨水不易在其表面聚集，并且圓形橡膠墊也不易損壞，從而極大地提升液壓站的防水性能。

2.4 液壓站加裝防雨罩

液壓站電機、電控箱和液壓閥等長期暴露于陽光和雨水下，容易腐蝕和損壞;因此，有必要為液壓站加裝防雨罩，以有效保護液壓站元器件。防雨罩采用雙開門形式，便于維修。液壓站防雨罩加裝改造前后比較如圖2所示。

2.5 建立液壓站保養制度

在管理上推陳出新，建立吊具糾偏液壓站保養制度：（1）定期檢查液壓站，每月進行一次保養點檢;（2）定期（每月）檢查液壓油品是否污染或乳化;（3）定期（每兩年）更換液壓油和濾芯。

3 諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統優化效果

跟蹤諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統優化效果，統計2019―2020年北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏故障（見表3）可見：自2020年4月諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統實施優化改造后，吊具糾偏故障相比2019年逐月減少;諾爾輪胎吊吊具糾偏故障累計次數從2019年的291次減少到2020年的196次，降幅達32.6%。

從經濟效益來看：北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統優化改造前，單個齒輪泵的維修費用為5 000元，油管的維修費用為500元，液壓油的更換費用為3 000元;北三集司諾爾輪胎吊吊具糾偏液壓系統優化改造后，每年可節省吊具糾偏液壓系統維修費用約17萬元，隨著公司作業箱量的大幅攀升，其創造的直接和間接效益將更大。從社會效益來看：輪胎吊吊具糾偏液壓系統優化改造不僅有助于提高集裝箱碼頭裝卸效率，而且有利于提升碼頭品牌形象，社會效益十分顯著。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2021-01-21）