岸边集装箱起重机维修改造

2020-02-16孟凡青

设备管理与维修 2020年4期

关键词：吊具防风手柄

孟凡青

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

为更好适应多变的环境，满足工作实际要求，岸边集装箱起重机正在逐步走向大型化和高速化，但在内外因素的共同作用下不可避免会发生一定故障。为安全起见，除了采取合理的措施进行维修，必要时还可加以改造，以期提升其作业效率和质量。

1 岸边集装箱起重机的维修改造意义

岸边集装箱起重机是设于码头前沿与集装箱船之间的重要设备，一般包括起升机构、运行机构以及仰俯机构等部分，主要任务是对集装箱进行装卸。虽然在实际应用中减少了劳动强度，提高了装卸效率，降低了事故风险，但因作业环境复杂、工作负荷大、使用时间大等原因，存在如减速器变形、制动器磨损、金属结构腐蚀、锚定板跳脱、照明时亮时暗等一系列问题。特别是极端天气频繁活动的沿海地区，更易增大构件故障概率，如果检修维护不及时，还可能引发安全事故[1]。因此，为了进一步提升岸边集装箱起重机的安全性能，使其更好抵御风雨侵蚀、高效有序作业，必须对其进行合理的维修改造。

2 岸边集装箱起重机的维修改造措施

2.1 岸边集装箱起重机维修问题

为实现岸边集装箱起重机的多重功能，往往需要安装一定的液压系统，但在使用与检修维护期间存在诸多问题。如分离油缸易在剧烈撞击作用下损坏编码器，吊具上架也易因碰撞损坏油箱，或者较大的起升高低差导致分离油缸撬弯掉，当其差值过大时需清零起升机构。对于高故障频率的检测和保护限位，既要精准安装，又要定期检修维护；对于连接吊具与上架的锁头需基于探伤检查，及时采取最佳维修方案，以免因其断裂影响正常运作。如果小车牵引钢绳在均衡滑轮位置出现断丝，滑轮可经楔套将钢丝绳固定于小车上，且利用临时导向滑轮进行换绳；如果用于托起钢丝绳的后大梁抗磨块磨损过度，必须及时更换，以防破坏钢丝绳；如果急停时吊具严重摇晃，此时要采取一定保护措施，如调整起升高度的最大速度等，但尽量还是避免紧停。此外，在定期检修中若发现夹钳安装轴和锚定导向座铜套轴向窜动，或者顶杆变形、导向座连接螺栓松动等，均要及时调整、固定或更换，若液压元件泄漏也要予以及时更换。

有些问题虽然通过维修可解决，但从岸边集装箱起重机实际工作要求和长远发展来看，仅仅进行维修是远远不够的，必须进行合理改造。

2.2 防风系统改造

由于岸边集装箱起重机具有较大的结构和迎风面，所以较之其他装置更易遭受大风影响，换句话说，港口安全生产的重要保障便是防风性能，故需要在利用防风铁楔的前提下对其控制系统加以改进。用于改造的防风铁楔采用的原理是楔形自锁，经特殊加工后的齿形高耐磨钢可具备高抗台性能，在PLC 的控制下可以自动抬起，并在断电或停运后放下，除了联锁保护还具有手动释放、延时放下等功能。在确认防风铁楔无缺陷后增设连接支架于大车行走机构的电机底座位置，保证支架高度匹配铁楔使用要求，且基座装孔的位置和大小偏差分别在±2 mm 和±0.5 mm[2]。连接支架时可选用M20 螺栓固定，但要注意装于动轮的铁楔必须在大车两个运行方向上对称，以免弱化防风效果。其次，在为每台岸边集装箱起重机设置4 组防风铁楔后，要选用相应规格的电器元件和电缆，如打开限位配CJV/DA，3×1.5 mm2电缆，配M20×1.5 mm 填料函进线，并对原理图进行适当修改。如从母线位置进行三相断路器取电，并连接至接触器上端等。新增的控制程序-Whlchoc 模块，涵盖了防风铁楔控制、故障报警等控制程序。这样，当大车行走只需操作手柄离开零位即可打开铁楔；若制动器限位发讯且由模块受到讯息表示大车允许行走；若5 s 内并无输入限位打开信号，则会发出错误报警自动切断铁楔输出等。还有故障资料的添加有助于呈现故障信息的同时不能打开防风铁楔。实践表明，防风铁楔可以有效提升岸边集装箱起重机的防风性能，而且操作灵活、性能可靠、维修便捷。

2.3 整机照明改造

岸边集装箱起重机也需要夜间作业，但忽亮忽暗的整机照明在驾驶室内不能控制的情况时有发生，既降低了作业进度也不安全，这与拖令电缆老化、线芯短路等因素有关。显然借用备用不太合理，若要更换拖令电缆成本又高，且拆装夹板还需要较多劳动力。考虑到起重机需要长期使用，因此建议改造。具体而言，充分利用驾驶室吊具PLC 输入和电气房主控柜中PLC 输出模块中闲置的备用点，即连接驾驶室工作照明开关和备用输入点的同时，连接其接触器线圈与备用输出点，配以程序设计将两者编入程序即可[3]。值得一提的是，为防止出现模块容量不足情况，可在备用输出点与控制接触器之间设置由该输出点控制的4 个继电器，分别用于对前大梁、中梁、联系梁、门腿4 路接触器的控制，最终实现小电流继电器对大电流控制器进行控制的效果。这样，岸边集装箱起重机照明故障大大减少，且维修时间和维修成本也有所降低。

3 岸边集装箱起重机的维修改造实例

3.1 概况

某岸边集装箱港口业主考虑到岸边集装箱起重机操作频繁且手动操作较多，大大增加了司机的劳动强度。因此受电气控制技术蓬勃发展的影响，提出了半自动作业的改造想法，以实现提高安全、高效生产、减少司机劳动强度的目标。但需要注意的是，经改造后的半自动操作系统，在自动运行期间若任一手柄离开零位，均能保证自动停止运行；当起升高度达到事先设定的安全减速区域，或者未对安全参数和运行参数进行特定设置时，不能执行半自动操作；当吊具并未准确停至目的位置上方区域，为防止其错误更新数据，必须进行手动操作，且在开闭锁动作发生前手动控制吊具至正确位置，当然在自动运行时也不能对此次运行重复设置按钮。

3.2 合理设置防摇算法

此次改造的半自动控制系统涉及岸边集装箱起重机PLC、防摇控制器、上位机、防碰撞、摄像、机器视觉辅助等分系统。系统的基本操作是在PLC 控制下完成起升、大车、小车、安全保护以及俯仰等操作，因此保留其原操作命令不变。开环防摇是综合利用起升速度与小车速度的算法控制，尽可能消除加减速对吊具摇摆的影响，闭环则是基于开环防摇算法结合视觉系统采集吊具摇摆数据，并对其摇摆周期和幅度等进行计算，当其摆动至正下方位置时可即时调整小车速度，消除摆动。

3.3 半自动改造方案

首先是兼容性处理主程序，在PLC（西门子系统）中生成自动命令和自动起升、下降命令，以对应PLC（原安川系统）中的手柄主令起升零位和上升、下降命令，并经通信并联。生成自动、小车自动向前和向后命令，对应原有的手柄主令小车零位、手动向前和向后命令，并经通信并联。西门子PLC 计算起升速度和小车速度后将其输入至安川系统，并跟随手柄速度给定手动操作，增加对有无自动命令的判断条件。在起升和小车联动时为实现吊具不摇摆，需要使两者的加速度进行相互制约，必要时可只对起升加速度进行调整，并根据需要计算和执行加速度命令。此外，还需在安川PLC 系统中输入西门子记录的运行路径中不同位置的实际高度，并将其与集装箱和吊具的高度比较，经并联原先的紧停操作，防止碰撞发生。

然后是设置相关参数，在参数界面需要设置的参数包括船靠泊方向、船型、初始操作列集装箱数量、船槽位总数、行车线、操作槽位数、船高更新、梯架高度确认、仅供维修人员使用的“数据监控表”以及用于返回主操作界面的“主界面”按钮[4]。

最后是设置半自动运行，在正式半自动运行前需要先初始化参数；手动运行吊具至接近梯架高度的水平面上，确认最低安全高度，并根据手动操作“06”槽得到小车与起升编码器数据用于确定船高。在自动运行条件满足后便是允许半自动操作，此时需选择目的地，经起升控制手柄操作上升吊具至安全高度后，置于其控制屏的蜂鸣器便会发生间歇性的鸣响，提升可自动运行。随后按下按钮“半自动确认”，也可以右脚轻踩左侧脚踏的同时，保持2～3 s 的起升手柄上升动作后松开[5]。当吊具自动运行至目标位置正上方的3 m 位置后停车，此时起升自动运行会随之停止，小车也不会摇摆，表示半自动运行结束。然后在司机手动操作下下降吊具进行装卸，待完成开闭锁动作后便可进入后续的半自动操作。当其自动运行至陆侧且下降至行车线正上方安全停车后，手动控制起升手柄装车，表示整个循环操作结束。实践证明，该次半自动改造提高了安全性能和作业效率，节约了时间和劳动力，值得借鉴。