門式輪胎起重機(jī)取電小車對位系統(tǒng)的研究

黃志祥 廣州港南沙集裝箱碼頭分公司

某公司有60臺門式輪胎起重機(jī)（以下簡稱龍門吊），因應(yīng)國家號召節(jié)能減排，由過去的柴油機(jī)作為動力源帶動發(fā)電機(jī)供電至設(shè)備改為由市電直接供電至設(shè)備作業(yè)。改造后采用直流變電站通過底架滑觸線與取電小車滑動配合方式對設(shè)備進(jìn)行供配電。采用取電小車對設(shè)備進(jìn)行供配電作業(yè)后，由于取電小車機(jī)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)環(huán)境特殊等原因?qū)е氯‰娦≤嚈C(jī)構(gòu)的故障率非常高。某司采用康穩(wěn)公司提供的取電小車裝置，龍門吊在進(jìn)/出場時(shí)出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響了設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。該問題在龍門吊設(shè)備生產(chǎn)交付使用后一直存在，隨著港口作業(yè)量不斷攀升，作業(yè)效率對設(shè)備的穩(wěn)定性要求不斷提高，降低龍門吊取電小車居高不下的故障率顯得極為緊迫。

1.取電小車的故障分析

按照2018年9月-2019年6月各月龍門吊取電小車故障記錄，對所有取電小車的故障頻次作了取電小車故障分類百分比統(tǒng)計(jì)表，見圖1。

由統(tǒng)計(jì)表得知，取電小車限位連鎖故障時(shí)導(dǎo)致取電小車高故障率的主要癥結(jié)。因此要提高設(shè)備穩(wěn)定性降低故障率，實(shí)施針對限位連鎖故障的改善措施顯得勢在必行。

圖1

2.傳統(tǒng)取電小車的故障解決方式

取電小車故障中限位連鎖故障，主要出現(xiàn)在取電小車與滑觸線進(jìn)行對位時(shí)發(fā)生，場橋找不到對位區(qū)造成小車沖出又或者伸出取電小車后，對位區(qū)信號消失造成故障。針對此情況，傳統(tǒng)的解決方式是通過配置專門的觀察人員進(jìn)行人工協(xié)調(diào)，以降低設(shè)備的故障率。在進(jìn)入堆場的時(shí)候，通過下面的工作人員的觀察與機(jī)上信號相結(jié)合，指揮司機(jī)伸出取電小車，完成取電過程。由此可見，在傳統(tǒng)的取電小車故障解決方法比較落后，工序復(fù)雜，在三班工作制下，通常需要幾人協(xié)同工作才可以解決問題，人員冗余過多，人工成本高，不符合成本要求。

3.改進(jìn)取電小車的激光對位方案

為了克服傳統(tǒng)對位方式的不足，首先對對位激光進(jìn)行分析研究。取電小車對位信號是由紅色激光傳感器發(fā)出紅色激光射到對位板上，再反射回激光傳感器接收信號。光的反射分鏡面反射和漫反射，漫反射光線會發(fā)生散射，因而鏡面反射接收光的強(qiáng)度高于漫反射。因此對位板的表面粗糙度，安裝角度均會影響激光傳感器信號強(qiáng)弱。由于激光傳感器采用的是紅色激光，根據(jù)光譜分析，紅色光照射到不同顏色的物體上，由于光色吸收的原因，導(dǎo)致反射光的強(qiáng)度不一，因而影響激光傳感器接收信號。根據(jù)要因分析，對位板因素一共涉及3個(gè)方面，分別為對位板安裝角度、對位板材料的表面粗糙度以及對位板的顏色。根據(jù)激光傳感器、現(xiàn)場施工工藝和設(shè)備作業(yè)方式，采取控制變量法，只改變其中一個(gè)因素，其余因素不變的情況下進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試安裝再測試其效果。

表1 對位板與接收對位信號測試表

表2 對位板與接收對位信號表

表4 對位板顏色與接收信號表

3.1 對位板安裝角度

把對位板安裝角度設(shè)為唯一變量，對位板材料表面粗糙度和對位板顏色設(shè)置為定量。通過改變對位板安裝角度測試，各進(jìn)場50次接收的對位信號，其中對位板采用出廠狀態(tài)為藍(lán)色的鋼板。在滑觸線安裝技術(shù)要求的合格范圍內(nèi)，使對位板安裝角度與堆場劃線角度盡量接近平行。將滑觸線的對位板與龍門吊上的激光發(fā)射器夾角調(diào)整為100°、95°、90°、85°、80°度進(jìn)行測試比對，比對結(jié)果如表1。

由表1統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)對位板安裝角度在85°-95°時(shí)，激光傳感器接收到的對位信號變化量不大，分析其原因是場橋設(shè)備為輪胎式起重機(jī)，大車允許的糾偏量為±5°。再現(xiàn)場測量對位板的安裝工藝，發(fā)現(xiàn)對位板的安裝角度均在85°-95°，因此現(xiàn)場取電小車對位板安裝角度問題符合要求，無需調(diào)整改動。

3.2 對位板材料的表面粗糙度

把對位板材料的粗糙度設(shè)為唯一變量，對位板安裝角度和對位板顏色設(shè)置為定量，通過改變對位板材料表面粗糙度測試同一臺龍門吊進(jìn)入同一個(gè)堆場各50次接收的對位信號，其中對位板材料選用鏡子、聚乙烯、木板、鋼板四種材料進(jìn)行現(xiàn)場測試比對，比對結(jié)果如表2。

通過現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)除鏡子外，以聚乙烯、木板、鋼板為材料的對位板，激光傳感器接收的信號次數(shù)一致。為選取最優(yōu)的對位板材料，將從可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、維修性四個(gè)性能進(jìn)行比對，每個(gè)性能滿分3分，按每性能的優(yōu)劣排比依次減1分，統(tǒng)計(jì)總分最高選出最優(yōu)方案。

由表3統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，對位板采用鋼板作為材料方案最優(yōu)。

3.3 對位板顏色

把對位板顏色設(shè)為唯一變量，對位板安裝角度和對位板的表面粗糙度設(shè)置為定量，通過改變對位板顏色測試同一臺龍門吊進(jìn)入同一個(gè)堆場各50次接收的對位信號，其中對位板顏色選用紫、藍(lán)、綠、黃、橙、粉、紅、灰、黑、白十種顏色進(jìn)行現(xiàn)場測試比對，比對結(jié)果如表4。

由表4統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，對位板采用白色為基準(zhǔn)色作為最優(yōu)方案。但是根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際作業(yè)環(huán)境，堆場中由于作業(yè)車輛來往密集導(dǎo)致空氣種揚(yáng)塵較多，容易導(dǎo)致純白色對位板表面產(chǎn)生明顯的積塵，影響對位效果。而純白色油漆在室外的高強(qiáng)度紫外線的長期照射下，容易發(fā)黃變色，同樣也會影響對位效果。因此在以白色為基底顏色的條件下，加入銀色漆，以增強(qiáng)對抗紫外線的能力同時(shí)能夠保證激光反射信號的強(qiáng)度。

表5 取電小車對位板效果驗(yàn)證表

4.具體實(shí)施及結(jié)果分析

制定整改方案后，讓現(xiàn)場工人對8個(gè)堆場的所有對位板進(jìn)行重新檢查，固定。利用擺錘對每塊對位板進(jìn)行測量，保證對位板的激光反射面與滑觸線盡量保持平衡。調(diào)整角度后，重新在對位版的固定支架上鉆孔，采才用多口雙頭螺栓進(jìn)行固定，避免碼頭現(xiàn)場陣風(fēng)影響對位板垂直度與平行度。使用砂輪機(jī)對對位板進(jìn)行打磨，除去原來的浮銹和油漆，重新上漆，待自然風(fēng)干后，繼續(xù)對8個(gè)堆場進(jìn)行為6周的觀察驗(yàn)證，得出結(jié)果如表5。

事實(shí)證明，通過針對取電小車的對位激光系統(tǒng)的整改，能夠大幅度的降低取電小車對位信號丟失的問題，使得取電小車的限位連鎖故障得到了根本性的解決。

5.總結(jié)

該項(xiàng)研究活動的實(shí)施通過解決取電小車的限位連鎖故障從而降低了場橋取電小車的故障率，能夠有效提升設(shè)備運(yùn)行效率，大幅度降低維修人員的維修頻次，延長了配件使用壽命，節(jié)約了配件費(fèi)用，更可以減少公司的人力資源的浪費(fèi)。此整改方案實(shí)施方便、快捷，整改費(fèi)用主要是人工與油漆費(fèi)用，不做結(jié)構(gòu)性的整改，成本低廉，容易推廣。此項(xiàng)研究的制定方案為康穩(wěn)公司的取電小車系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支撐，解決了行業(yè)尚待解決的問題，為使用相同取電小車系統(tǒng)的企業(yè)單位提供解決方案。希望這項(xiàng)研究能夠?yàn)楦劭谛袠I(yè)的兄弟單位提供一些類似問題的改善思路的提醒與幫助，通過大家對這項(xiàng)研究的不斷研討交流，使該課題的實(shí)際效果在行業(yè)內(nèi)普遍應(yīng)用，為行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。