集装箱电动吊具与液压吊具性能对比浅析

2016-01-28高勇陈保栋青岛前湾集装箱码头有限责任公司工程技术部

科学中国人 2016年17期

关键词：改造对比

高勇，陈保栋青岛前湾集装箱码头有限责任公司工程技术部

集装箱电动吊具与液压吊具性能对比浅析

高勇，陈保栋
青岛前湾集装箱码头有限责任公司工程技术部

摘要：本文通过对两种集装箱吊具在能耗，维护成本和故障率等方面的比较，总结出电动吊具与传动液压吊具相比存在的优势与不足，并结合生产实践提出了改进思路。

关键词：液压吊具；电动吊具；对比；改造

目前，国内外集装箱码头所使用的集装箱吊具大部分为全液压驱动，吊具的功能构成主要有两大部分，一是以液压泵为核心的液压系统，二是以PLC为核心的电气控制系统，两套系统配合以实现吊具的各项功能。各动力泵、控制阀、油缸、油管以及液压油箱等组成了完整的液压系统，且需要配置电气系统进行控制，电-液组合，系统复杂，成本较高，维护工作量较大。

随着电气控制系统的技术进步以及电动部件安全保护水平的提高，全电动吊具近年来在国内外投入生产领域，采用电动方式代替液压系统实现吊具的控制在技术上已经完全具备条件。

目前，我公司在桥吊和轮胎吊上分别配备了两台由上海振华重工公司所研制电动单箱电动吊具作为试点，该吊具伸缩机构中的减速器为圆柱圆锥减速器，吊具旋锁机构的每套传动机构含有电动机、圆柱行星齿轮减速器、曲柄、开闭锁限位开关。经过一段时间的作业实践，我们总结出在能耗、维护成本、故障率等方面电动吊具与液压吊具有一定的区别。鉴于关于传统液压吊具的技术资料和文献比较丰富，在本文中不做重复。

一、电动吊具的特点

全电动集装箱吊具的最大特点在于取消了吊具上的液压系统，以电动方式控制吊具旋锁、导向、伸缩，简化了系统，维护方便，同时也降低了吊具的成本。

1.伸缩机构

吊具伸缩采用全电动伸缩式结构，利用4.5千瓦电动马达通过减速齿轮箱带动无尾链进行伸缩，从20英尺伸展到40英尺的时间小于22秒。

2.旋锁机构

旋锁机构采用2台电动推杆驱动4个锁头，由0.45千瓦的电动马达、圆柱形行星齿轮减速器和感应限位组成，开闭锁时间小于2秒。

3.电控部分

吊具上所有的电源、信号和控制命令都是通过与司机室相连的吊具电缆来传输的。电气柜内布置有接触器、热继电器、断路器等电气元件，系统布局简洁明晰，有利于故障的快速查找和排除。

二、电动吊具与液压吊具性能比较

1.能耗比较

液压吊具动力来源于液压泵驱动的电机。在吊具工作时，吊具泵是连续运行的。目前我公司吊具泵电机的功率均为7.5kW，按照每天作业10小时计算，日消耗电能为75kW。

电动吊具无液压系统，不需要液压泵电机作为动力来源。其个机构动作由各自的电机完成。因此在能耗方面与液压吊具最大的不同就是，其只有在各机构工作时才产生耗能，在作业间隙各个电机处于停止状态，不会产生耗能。

根据生产统计数据，同样作业箱量条件下，电动吊具平均功耗约为液压吊具功耗的百分之六左右，在能耗方面，电动吊具明显优于液压吊具。

2.维护成分分析

液压吊具因其工作原理，必须要定期更换液压油，这在维护成本中占了比较大的比重。另外，在日常维护中，我们也发现，由于传动压力的油管难免与机械结构之间存在摩擦，加之本身橡胶的老化，油管不时发生破损现象，更换油管不但增加了维护成本，而且增加了维护人员的工作量。

电动吊具利用电机和减速器驱动各机构运行。在各个动作机构中，所有电机均配有过流保护装置，当电机堵转时会自动切断电路，保护了电机的安全。电动吊具维护的最主要成本集中在两个方面，一是限位、继电器、接触器等电器元件的损耗；另一方面是开闭锁电动推杆的丝杠螺母的更换，根据资料显示，每作业30万箱，就需要更换一次丝杠螺母。

比较两种吊具的维护成本，我们总结出，比起液压吊具，电动吊具存在维护成本低，维护工作量少等优势。

3.故障率分析

液压吊具以液压泵为动力源，以油管实现动力传输，以电磁阀作为管路通断控制元件，因此，其故障主要集中在油管磨损破裂、油缸漏油、因液压油杂质引起的油管堵塞、电磁阀烧坏等方面。由于涉及的管路、阀体较多，因此在查找故障时，存在一定的难度。

电动吊具采用电机带动减速器传动的方式，其故障主要集中在接触器损坏、电动推杆因停止位置偏移而卡住等方面。但是，电动吊具的结构明晰，有利于快速判断故障点。

三、电动吊具存在的问题及解决思路

就目前我公司装卸生产中的使用情况来看，电动吊具尚有需要改进的地方，主要集中在以下几个方面：

1.我公司所配备的电动吊具未安装吊具导板，不利于司机快速准确对箱，降低了作业效率。因此需要我们改造加装导板。

2.电动吊具的控制单元在司机室，吊具箱内没有PLC，这样的设计虽然简化了吊具的结构，但是不利于维修人员在地面排除吊具故障。比如，有些情况下需要强制某机构动作，需要维修人员强制吸合继电器，存在安全隐患。因此，我们计划在吊具电气接线箱内安装小型PLC和操作按钮，实现维修人员在地面对吊具各机构的手动操作。

3.作业过程中，我们发现因开闭锁电力推杆跑位卡住，致使铜套变形的故障发生频繁，而且维修起来费时费力。主要原因是，电力推杆在感应到开闭锁限位后，由于自身动力惯性的原因，不能及时停住，导致推杆超行程。最初，我们选择了调整限位位置，为推杆增加行程余量的方法，这种方法出现的新问题是，开闭锁经常不能完全到位。经研究，我们又采用了能耗制动的方式，在推杆电机上加装能耗制动装置，在保证开闭锁到位的前提下，在最短时间内实现电动推杆的制动，从作业实践看，取得了良好的效果。