軌道式集裝箱龍門起重機吊具搶鎖故障原因與解決措施

樊承志

作為港口集裝箱起重機的主要部件之一，吊具使用頻繁且所處作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，是集裝箱起重機的主要故障點，其中，吊具尚未到達適宜高度便開閉鎖（俗稱“搶鎖”）是較為突出的故障，嚴重影響設(shè)備作業(yè)效率。本文以廣州港股份有限公司南沙集裝箱碼頭分公司（以下簡稱“南沙三期碼頭”）為例，分析軌道式集裝箱龍門起重機（以下簡稱“軌道吊”）吊具搶鎖故障原因并提出解決措施，以期提升設(shè)備作業(yè)穩(wěn)定性，保障碼頭安全高效運營。

1 軌道吊吊具搶鎖故障表現(xiàn)

軌道吊吊具故障在軌道吊故障中的占比較高。由表1可見，2018年1―8月南沙三期碼頭8號軌道吊吊具故障在設(shè)備故障中的占比為70%以上，其中，吊具搶鎖故障在吊具故障中的占比在60%以上;因此，有必要分析并解決吊具搶鎖問題，以降低吊具故障率，提高軌道吊作業(yè)可靠性和作業(yè)效率。

軌道吊吊具由機械結(jié)構(gòu)和電控系統(tǒng)兩部分組成（見圖1），兩者相互配合完成吊具動作，如吊具伸縮、吊具開閉鎖等。從軌道吊吊具聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)（見圖2）來看，吊具開閉鎖動作涉及的聯(lián)鎖條件較多，吊具搶鎖原因在于著箱限位沒有到位，導(dǎo)致機械與電氣聯(lián)鎖，從而使得鎖頭不能旋轉(zhuǎn)到位;從設(shè)備操作人員的角度來看，吊具搶鎖原因在于設(shè)備操作人員在開閉鎖燈閃爍的瞬間便按下相應(yīng)的指令按鈕，而此時吊具并沒有安放到位;從設(shè)備維護人員的角度來看，吊具搶鎖原因在于設(shè)備操作人員在鋼絲繩未放松、著箱燈沒有常亮的情況下便執(zhí)行開閉鎖操作。吊具搶鎖故障的處理方法雖然簡單，但需要設(shè)備維護人員介入。吊具搶鎖故障頻發(fā)不僅影響軌道吊正常運行，降低設(shè)備作業(yè)效率，而且增加設(shè)備維護人員的工作量;因此，有必要分析吊具搶鎖故障原因并根據(jù)實際情況實施技術(shù)改進。

2 軌道吊吊具搶鎖故障原因

2.1 機械與電氣聯(lián)鎖

目前，南沙三期碼頭軌道吊采用單箱吊具裝卸20英尺和40英尺集裝箱。吊具有4個鎖頭，通過鎖頭旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)開閉鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換（見圖3）。在吊具作業(yè)過程中，著箱頂銷完全頂起，頂銷限位全部到位，開閉鎖限位得到感應(yīng)后，才可執(zhí)行開閉鎖操作。著箱頂銷與開閉鎖旋轉(zhuǎn)機構(gòu)形成機械聯(lián)鎖，著箱限位與開閉鎖限位形成電氣聯(lián)鎖，從而從機械和電控程序兩方面實現(xiàn)對吊具作業(yè)的雙重保護。[1]

2.2 拖車減震系統(tǒng)

根據(jù)設(shè)備維護人員的現(xiàn)場統(tǒng)計，軌道吊吊具搶鎖故障大多發(fā)生在堆場出箱作業(yè)過程中;因此，有必要分析和排查堆場出箱作業(yè)涉及的各種因素。對比堆場內(nèi)作業(yè)與拖車上作業(yè)情況發(fā)現(xiàn)，拖車減震系統(tǒng)對吊具搶鎖產(chǎn)生一定影響。拖車減震系統(tǒng)是一個彈性系統(tǒng)，當(dāng)重物的重力未完全施加在拖車上時，拖車減震系統(tǒng)的變形量未達到最大。此時，鋼絲繩對集裝箱仍然有一定作用力，著箱頂銷未到位，在吊具慣性力和拖車對集裝箱支持力的作用下，著箱限位存在瞬間感應(yīng)現(xiàn)象，從而引發(fā)吊具搶鎖故障。

2.3 鋼絲繩彈性變形

結(jié)合抓放箱工況，當(dāng)軌道吊吊具重力等于集裝箱支持力（即吊具不受鋼絲繩拉力作用）時，吊具處于開閉鎖條件的臨界點。此時，鋼絲繩的彈性特性使得吊具與集裝箱的距離發(fā)生變化，加之吊具感應(yīng)限位采用高靈敏度的接近限位，當(dāng)感應(yīng)距離處于臨值時，設(shè)備微動會造成吊具開閉鎖信號丟失，導(dǎo)致抓放箱是否達到開閉鎖條件依賴于設(shè)備操作人員的技術(shù)水平。鑒于此，應(yīng)當(dāng)將吊具著箱和開閉鎖等限位調(diào)整到位，避免其處在臨界位置。此外，鋼絲繩的彈性特性使得安裝在卷筒上的起升編碼器記錄的起升高度與實際高度存在偏差，偏差大小取決于集裝箱的質(zhì)量和速度。結(jié)合抓放箱工況來看，鋼絲繩的受力過程是一個復(fù)雜的變化過程，根據(jù)形變定義可知吊具搶鎖故障與鋼絲繩彈性變形息息相關(guān)。

2.4 吊具左右偏差

當(dāng)軌道吊吊具出現(xiàn)左右偏差但沒有超過程序報警設(shè)定值時，吊具鋼絲繩一邊處于放松狀態(tài)，另一邊處于拉緊狀態(tài)，著箱信號處于臨界狀態(tài)。此時若設(shè)備操作人員誤認為吊具滿足開閉鎖條件，便會造成吊具搶鎖故障。

3 軌道吊吊具搶鎖故障解決措施

針對造成軌道吊吊具搶鎖故障的各種因素，綜合分析設(shè)備操作人員作業(yè)情況發(fā)現(xiàn)，在著箱限位得到感應(yīng)且鋼絲繩達到放松狀態(tài)時執(zhí)行開閉鎖操作，可以避免吊具搶鎖問題。為此，須對軌道吊吊具系統(tǒng)實施電控程序和電路改造。

3.1 電控程序改造

將軌道吊吊具松繩限位信號與著箱信號串接，并以此作為滿足著箱的必要條件，即著箱燈亮的條件是著箱限位得到感應(yīng)且達到松繩狀態(tài)（見圖4）。由于吊具上架與吊具是可以分離的，其間安裝2個串聯(lián)的常閉接近限位，在吊架上呈中心對稱分布，作為松繩狀態(tài)信號反饋。當(dāng)?shù)蹙呱霞艿闹亓ν耆┘釉诘蹙呱蠒r，接近限位失去信號，達到松繩的效果，該松繩信號比質(zhì)量傳感器的松繩信號更加穩(wěn)定、可靠。

在電控程序中，分別輸入著箱限位形成不同的中間變量后再串聯(lián)，輸入信號串聯(lián)后得到的中間變量為松繩限位。為了簡化程序，只在1個著箱限位輸入信號里串接松繩限位中間變量便可以達到改進要求。根據(jù)現(xiàn)場實際測試，當(dāng)著箱燈亮的時候，松繩并不會過量，符合設(shè)備作業(yè)要求。

3.2 電路改造

由于松繩限位與吊具采用不同的通信方式，吊具信號處理器是獨立的。為了使吊具上的信號燈系統(tǒng)與電控程序一致，增設(shè)繼電器。將繼電器線圈與松繩限位線路串接，將繼電器的常閉點與著箱燈線路串接（見圖5），從而達到簡化操作的效果。

4 軌道吊吊具搶鎖故障解決措施實施效果

對比南沙三期碼頭8號軌道吊改造前后吊具搶鎖故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)（見表2）可見，經(jīng)電控程序和電路改造后，軌道吊吊具搶鎖故障頻次明顯降低。

5 結(jié)束語

經(jīng)電控程序和電路改造后，軌道吊吊具搶鎖故障減少70%以上，可見該改造方案有助于減少吊具搶鎖故障。后期可以將該改造方案推廣應(yīng)用到集裝箱碼頭其他吊機吊具系統(tǒng)優(yōu)化，以降低吊具故障率，提高設(shè)備作業(yè)穩(wěn)定性，保障碼頭正常生產(chǎn)作業(yè)。

參考文獻：

[1] 吳偉明. 集裝箱吊具開閉鎖機構(gòu)各系統(tǒng)常見故障 [J]. 集裝箱化，2008，19（11）：18-20.

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2021-02-23）