集裝箱吊具電動(dòng)型與液壓型優(yōu)劣分析

管通會(huì)

摘? 要：本文主要從工作原理、工況、能耗、維保與管理、應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)等方面分析了集裝箱吊具電動(dòng)型與液壓型的優(yōu)劣。最終得出結(jié)論：在RTG等使用固定導(dǎo)板情況下，使用電動(dòng)型吊具具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)在岸橋等碼頭前沿設(shè)備上需要使用活動(dòng)導(dǎo)板的情況下，電動(dòng)型吊具仍然存在技術(shù)難題，那就是對(duì)導(dǎo)板的控制效果不好，這也是造成岸橋等需要活動(dòng)導(dǎo)板的設(shè)備上不能成功普及電動(dòng)型吊具的原因。

關(guān)鍵詞：集裝箱 電動(dòng)吊具 液壓吊具

1 引言

集裝箱吊具是岸橋、場(chǎng)橋、門(mén)機(jī)等集裝箱起重機(jī)的核心部件，吊具的各項(xiàng)性能直接影響著起重機(jī)裝卸效率。目前市面上應(yīng)用的集裝箱吊具按照驅(qū)動(dòng)方式分為兩大類：液壓型吊具和電動(dòng)型吊具。北部灣港北海碼頭鐵山港區(qū)RTG上2017年開(kāi)始使用上海振華制造的集裝箱全電動(dòng)型吊具。實(shí)踐證明，不論液壓型吊具還是電動(dòng)型吊具，吊具的故障要占整臺(tái)起重機(jī)所有故障的 50%以上，隨著國(guó)際物流集裝箱化，集裝箱吊具得到廣泛應(yīng)用，因此，對(duì)集裝箱吊具的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性等要求越來(lái)越高，分析電動(dòng)型和液壓型集裝箱吊具的優(yōu)劣十分必要。本文主要從兩者工作原理、工況、能耗、維保與管理、應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)等方面分析了集裝箱吊具電動(dòng)型與液壓型的優(yōu)劣分析。

2 工作原理

2.1 液壓型吊具的工作原理

液壓型吊具一般采用一臺(tái)7.5KW的三相交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)吊具上的油泵，由油泵帶動(dòng)減速箱進(jìn)行傳動(dòng)使主油路產(chǎn)生一定壓力，一般為10MP，壓力油通過(guò)管路分配閥分到各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，再由電磁閥的得電與失電控制油路開(kāi)閉，從而觸發(fā)吊具20英尺、40英尺及45英尺的伸縮、開(kāi)閉鎖、導(dǎo)板各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。

2.2 電動(dòng)型吊具的工作原理

電動(dòng)型吊具取消了傳統(tǒng)的液壓型吊具上的液壓系統(tǒng)，以電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)吊具20英尺、40英尺、45英尺的伸縮、開(kāi)閉鎖等功能。吊具上共裝有3臺(tái)電機(jī)，其中 1臺(tái)約4KW的電機(jī)用于帶動(dòng)減速箱，通過(guò)驅(qū)動(dòng)鏈條實(shí)現(xiàn)吊具伸縮，其余2臺(tái)約0.5KW的小型電機(jī)分別安裝在吊具兩側(cè)端梁，通過(guò)電動(dòng)推桿執(zhí)行開(kāi)閉鎖動(dòng)作。駕駛室司機(jī)發(fā)出操作指令后，通過(guò)吊具上繼電器和接觸器的通斷來(lái)控制各個(gè)機(jī)構(gòu)的電機(jī)啟停，再由電機(jī)通過(guò)減速箱或者電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)鏈條或連桿，使吊具實(shí)現(xiàn)20英尺、40英尺、45英尺伸縮和開(kāi)閉鎖動(dòng)作。

3.吊具工況分析

3.1液壓型吊具工況

為了滿足生產(chǎn)需要，每個(gè)安班時(shí)間內(nèi)，液壓型吊具的油泵電機(jī)一般常開(kāi)。雖然部分吊具在節(jié)能方面做了優(yōu)化，比如設(shè)置當(dāng)?shù)蹙邿o(wú)任何動(dòng)作時(shí)間超過(guò)5分鐘，吊具油泵電機(jī)會(huì)自動(dòng)切斷電源，油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，連續(xù)5分鐘吊具無(wú)任何動(dòng)作畢竟還是少數(shù)情況。因此，液壓型吊具的電機(jī)幾乎安班時(shí)間內(nèi)都在運(yùn)行。

3.2電動(dòng)型吊具工況

電動(dòng)型吊具只有在司機(jī)發(fā)出操作指令的時(shí)候，相應(yīng)的電機(jī)才處于短暫的工作狀態(tài)，作業(yè)間隙時(shí)間幾乎不產(chǎn)生電耗。吊具伸或縮動(dòng)作時(shí)間大約20秒/次，即伸縮電機(jī)單次工作時(shí)間;開(kāi)閉鎖動(dòng)作時(shí)間大約1秒/次，即開(kāi)閉鎖電機(jī)單次工作時(shí)間。

4. 能耗分析

不論液壓型吊具還是電動(dòng)型吊具，吊具上的能耗絕大部分是電機(jī)的電耗，因此以下針對(duì)兩者的電機(jī)電耗進(jìn)行分析。

4.1 液壓型吊具的電耗

由于液壓型吊具的電機(jī)幾乎是一直在運(yùn)行的，以 1臺(tái)7.5KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓型吊具每天利用率50%、工作12小時(shí)計(jì)算，電機(jī)耗電90kWh。每年單臺(tái)液壓型吊具電機(jī)的耗電量約為32850kWh。

4.2 電動(dòng)型吊具的電耗

由于電動(dòng)型吊具只有在司機(jī)發(fā)出操作指令的時(shí)候，相應(yīng)的電機(jī)才處于短暫的工作狀態(tài)。 以1臺(tái)電動(dòng)型吊具采用 4kW電機(jī)作為伸縮機(jī) 構(gòu)的動(dòng)力源，兩側(cè)端梁均采用 0.5kW的電機(jī)作為開(kāi)閉鎖機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源為例。從碼頭實(shí)際裝卸情況看，45英尺吊具幾乎不用，在此忽略，按照從20英尺到40英尺的伸出時(shí)間約為 20秒，裝卸一個(gè)自然箱，包括部分無(wú)效的開(kāi)閉鎖在內(nèi)，開(kāi)鎖閉鎖的合計(jì)時(shí)間按照4秒算，按照一臺(tái)設(shè)備利用率50%，效率25自然箱/小時(shí)計(jì)算，一臺(tái)設(shè)備一年作業(yè)109500自然箱。結(jié)合實(shí)際吊裝，其中大約40%的自然箱需要操作吊具伸縮，則4KW電機(jī)一年工作時(shí)間為：109500*40%*20秒=243小時(shí)。開(kāi)閉鎖電機(jī)一年工作時(shí)間為：109500*4秒=122小時(shí)。整臺(tái)電動(dòng)型吊具一年電耗為：4*243+2*0.5*122=1094（kwh）。

4.3電耗對(duì)比小結(jié)

由以上計(jì)算可得電動(dòng)型吊具的電耗僅僅為液壓型吊具的3.33%。說(shuō)明電動(dòng)型吊具在能耗方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 以一個(gè)普通碼頭30臺(tái)RTG采用電動(dòng)型吊具，電價(jià)1元/kwh計(jì)算，僅吊具電耗這一項(xiàng)就能節(jié)省約95萬(wàn)元/年。實(shí)際上由于電動(dòng)型吊具上沒(méi)有液壓系統(tǒng)，就沒(méi)有液壓站、液壓泵、各種分配閥、油管等笨重的部件，比液壓型吊具要輕1噸以上，起吊相同的集裝箱，采用電動(dòng)型吊具情況下起升電機(jī)消耗電量比液壓型吊具情況下更少。

5 維保與管理分析

5.1 液壓型吊具維保與管理

液壓型吊具缺點(diǎn)：①吊具上安裝了液壓站，每年需更換抗磨液壓油，每次更換費(fèi)用數(shù)千元。②油管、接頭、油泵、油缸、各種閥、油馬達(dá)等液壓件多易損，且很多零件通用性差采購(gòu)困難，尤其液壓油管容易爆裂漏油，更換一根油管約數(shù)百元，而油管長(zhǎng)度大小不一，需要定制，因某根油管爆裂導(dǎo)致缺配件停機(jī)時(shí)有發(fā)生。③由于容易出現(xiàn)漏油機(jī)容機(jī)貌差，維保人員需要經(jīng)常清潔衛(wèi)生，大大增加工作量，同時(shí)也污染環(huán)境。④系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，故障點(diǎn)不清晰，維修難度大時(shí)間長(zhǎng)。⑤液壓回路內(nèi)泄，導(dǎo)致壓力不足動(dòng)作不到位等故障頻繁。⑥換下來(lái)的液壓油、油管需請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)處理以免污染環(huán)境，管理困難。⑦易受環(huán)境溫度變化影響，出現(xiàn)反應(yīng)遲緩現(xiàn)象。⑧工作噪聲大

液壓型吊具優(yōu)點(diǎn)：目前應(yīng)用廣泛，可用于所有集裝箱吊具。

5.2 電動(dòng)型吊具維保與管理

電動(dòng)型吊具沒(méi)有液壓系統(tǒng)，因此不會(huì)出現(xiàn)以上液壓型吊具缺點(diǎn)。日常潤(rùn)滑保養(yǎng)相對(duì)簡(jiǎn)單，開(kāi)閉鎖、鏈條、伸縮等機(jī)構(gòu)加注潤(rùn)滑脂，電動(dòng)型吊具故障跟液壓型吊具比除了液壓系統(tǒng)外的故障是一樣的，主要集中在檢測(cè)不到限位開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)，容易檢修，更換配件時(shí)間短，通用性強(qiáng)配件采購(gòu)容易。電動(dòng)吊具采用機(jī)械傳動(dòng)，對(duì)環(huán)境溫度變化影響不明顯，溫差范圍大，適應(yīng)性強(qiáng)。由此可見(jiàn)，電動(dòng)型吊具在維保管理方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

6.應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析

自從2000年開(kāi)始，部分碼頭開(kāi)始使用全電動(dòng)型吊具以來(lái)，在RTG、RMG等使用固定導(dǎo)板情況下，電動(dòng)型吊具已經(jīng)非常成熟可靠，已經(jīng)是不二的選擇。當(dāng)在岸橋等碼頭前沿設(shè)備上需要使用活動(dòng)導(dǎo)板的情況下，電動(dòng)吊具仍然存在技術(shù)難題，那就是對(duì)導(dǎo)板的控制效果不好，這也是造成岸橋上不能成功普及電動(dòng)型吊具的原因。雖然全電動(dòng)型吊具在岸橋上應(yīng)用尚且不是非常成熟，但是基于其優(yōu)點(diǎn)所主導(dǎo)的發(fā)展方向[1]，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有越來(lái)越多的碼頭在岸橋上改造液壓吊具。摒棄液壓吊具缺陷，保留優(yōu)點(diǎn)，即保留液壓系統(tǒng)僅供吊具上活動(dòng)導(dǎo)板的驅(qū)動(dòng)用，將吊具開(kāi)閉鎖、伸縮改造為電動(dòng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，一臺(tái)集裝箱吊具電動(dòng)化改造大約15萬(wàn)元，改造后大大降低了故障率和維護(hù)成本，電動(dòng)化改造意義重大。

7. 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述幾方面的比較和分析，電動(dòng)型吊具除了導(dǎo)板控制不太理想外，在能耗、維護(hù)難度及成本、故障率、機(jī)容機(jī)貌、環(huán)保等各方面全部?jī)?yōu)于液壓型吊具，在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，相信全電動(dòng)吊具完全能替代液壓型吊具應(yīng)用于所有集裝箱起重機(jī)上。

參考文獻(xiàn)

[1]高愛(ài)輝 李國(guó)偉 劉森 劉強(qiáng) 田永亮. 單箱液壓吊具電動(dòng)化改造[J]. 唐山港國(guó)際集裝箱碼頭有限公司， 2016.

[2]徐聰.液壓型集裝箱吊具的電動(dòng)化改造應(yīng)用[J]. 阿特拉斯科普柯（中國(guó)）礦山與建筑設(shè)備貿(mào)易有限公司， 2017.

[3]孫偉青.淺談集裝箱電動(dòng)吊具與液壓吊具的區(qū)別[J]. 港口科技， 2010.