门式轮胎起重机取电小车对位系统的研究

黄志祥 广州港南沙集装箱码头分公司

某公司有60台门式轮胎起重机（以下简称龙门吊），因应国家号召节能减排，由过去的柴油机作为动力源带动发电机供电至设备改为由市电直接供电至设备作业。改造后采用直流变电站通过底架滑触线与取电小车滑动配合方式对设备进行供配电。采用取电小车对设备进行供配电作业后，由于取电小车机构复杂，作业环境特殊等原因导致取电小车机构的故障率非常高。某司采用康稳公司提供的取电小车装置，龙门吊在进/出场时出现故障，严重影响了设备的稳定性和安全性。该问题在龙门吊设备生产交付使用后一直存在，随着港口作业量不断攀升，作业效率对设备的稳定性要求不断提高，降低龙门吊取电小车居高不下的故障率显得极为紧迫。

1.取电小车的故障分析

按照2018年9月-2019年6月各月龙门吊取电小车故障记录，对所有取电小车的故障频次作了取电小车故障分类百分比统计表，见图1。

由统计表得知，取电小车限位连锁故障时导致取电小车高故障率的主要症结。因此要提高设备稳定性降低故障率，实施针对限位连锁故障的改善措施显得势在必行。

图1

2.传统取电小车的故障解决方式

取电小车故障中限位连锁故障，主要出现在取电小车与滑触线进行对位时发生，场桥找不到对位区造成小车冲出又或者伸出取电小车后，对位区信号消失造成故障。针对此情况，传统的解决方式是通过配置专门的观察人员进行人工协调，以降低设备的故障率。在进入堆场的时候，通过下面的工作人员的观察与机上信号相结合，指挥司机伸出取电小车，完成取电过程。由此可见，在传统的取电小车故障解决方法比较落后，工序复杂，在三班工作制下，通常需要几人协同工作才可以解决问题，人员冗余过多，人工成本高，不符合成本要求。

3.改进取电小车的激光对位方案

为了克服传统对位方式的不足，首先对对位激光进行分析研究。取电小车对位信号是由红色激光传感器发出红色激光射到对位板上，再反射回激光传感器接收信号。光的反射分镜面反射和漫反射，漫反射光线会发生散射，因而镜面反射接收光的强度高于漫反射。因此对位板的表面粗糙度，安装角度均会影响激光传感器信号强弱。由于激光传感器采用的是红色激光，根据光谱分析，红色光照射到不同颜色的物体上，由于光色吸收的原因，导致反射光的强度不一，因而影响激光传感器接收信号。根据要因分析，对位板因素一共涉及3个方面，分别为对位板安装角度、对位板材料的表面粗糙度以及对位板的颜色。根据激光传感器、现场施工工艺和设备作业方式，采取控制变量法，只改变其中一个因素，其余因素不变的情况下进行现场调试安装再测试其效果。

表1 对位板与接收对位信号测试表

表2 对位板与接收对位信号表

表4 对位板颜色与接收信号表

3.1 对位板安装角度

把对位板安装角度设为唯一变量，对位板材料表面粗糙度和对位板颜色设置为定量。通过改变对位板安装角度测试，各进场50次接收的对位信号，其中对位板采用出厂状态为蓝色的钢板。在滑触线安装技术要求的合格范围内，使对位板安装角度与堆场划线角度尽量接近平行。将滑触线的对位板与龙门吊上的激光发射器夹角调整为100°、95°、90°、85°、80°度进行测试比对，比对结果如表1。

由表1统计发现对位板安装角度在85°-95°时，激光传感器接收到的对位信号变化量不大，分析其原因是场桥设备为轮胎式起重机，大车允许的纠偏量为±5°。再现场测量对位板的安装工艺，发现对位板的安装角度均在85°-95°，因此现场取电小车对位板安装角度问题符合要求，无需调整改动。

3.2 对位板材料的表面粗糙度

把对位板材料的粗糙度设为唯一变量，对位板安装角度和对位板颜色设置为定量，通过改变对位板材料表面粗糙度测试同一台龙门吊进入同一个堆场各50次接收的对位信号，其中对位板材料选用镜子、聚乙烯、木板、钢板四种材料进行现场测试比对，比对结果如表2。

通过现场测试，发现除镜子外，以聚乙烯、木板、钢板为材料的对位板，激光传感器接收的信号次数一致。为选取最优的对位板材料，将从可靠性、经济性、实用性、维修性四个性能进行比对，每个性能满分3分，按每性能的优劣排比依次减1分，统计总分最高选出最优方案。

由表3统计结果得出，对位板采用钢板作为材料方案最优。

3.3 对位板颜色

把对位板颜色设为唯一变量，对位板安装角度和对位板的表面粗糙度设置为定量，通过改变对位板颜色测试同一台龙门吊进入同一个堆场各50次接收的对位信号，其中对位板颜色选用紫、蓝、绿、黄、橙、粉、红、灰、黑、白十种颜色进行现场测试比对，比对结果如表4。

由表4统计结果得出，对位板采用白色为基准色作为最优方案。但是根据现场的实际作业环境，堆场中由于作业车辆来往密集导致空气种扬尘较多，容易导致纯白色对位板表面产生明显的积尘，影响对位效果。而纯白色油漆在室外的高强度紫外线的长期照射下，容易发黄变色，同样也会影响对位效果。因此在以白色为基底颜色的条件下，加入银色漆，以增强对抗紫外线的能力同时能够保证激光反射信号的强度。

表5 取电小车对位板效果验证表

4.具体实施及结果分析

制定整改方案后，让现场工人对8个堆场的所有对位板进行重新检查，固定。利用摆锤对每块对位板进行测量，保证对位板的激光反射面与滑触线尽量保持平衡。调整角度后，重新在对位版的固定支架上钻孔，采才用多口双头螺栓进行固定，避免码头现场阵风影响对位板垂直度与平行度。使用砂轮机对对位板进行打磨，除去原来的浮锈和油漆，重新上漆，待自然风干后，继续对8个堆场进行为6周的观察验证，得出结果如表5。

事实证明，通过针对取电小车的对位激光系统的整改，能够大幅度的降低取电小车对位信号丢失的问题，使得取电小车的限位连锁故障得到了根本性的解决。

5.总结

该项研究活动的实施通过解决取电小车的限位连锁故障从而降低了场桥取电小车的故障率，能够有效提升设备运行效率，大幅度降低维修人员的维修频次，延长了配件使用寿命，节约了配件费用，更可以减少公司的人力资源的浪费。此整改方案实施方便、快捷，整改费用主要是人工与油漆费用，不做结构性的整改，成本低廉，容易推广。此项研究的制定方案为康稳公司的取电小车系统提供了有力的技术支撑，解决了行业尚待解决的问题，为使用相同取电小车系统的企业单位提供解决方案。希望这项研究能够为港口行业的兄弟单位提供一些类似问题的改善思路的提醒与帮助，通过大家对这项研究的不断研讨交流，使该课题的实际效果在行业内普遍应用，为行业发展做出贡献。