軌道式集裝箱龍門起重機(jī)吊具搶鎖故障原因與解決措施

樊承志

作為港口集裝箱起重機(jī)的主要部件之一，吊具使用頻繁且所處作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，是集裝箱起重機(jī)的主要故障點(diǎn)，其中，吊具尚未到達(dá)適宜高度便開閉鎖（俗稱“搶鎖”）是較為突出的故障，嚴(yán)重影響設(shè)備作業(yè)效率。本文以廣州港股份有限公司南沙集裝箱碼頭分公司（以下簡(jiǎn)稱“南沙三期碼頭”）為例，分析軌道式集裝箱龍門起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“軌道吊”）吊具搶鎖故障原因并提出解決措施，以期提升設(shè)備作業(yè)穩(wěn)定性，保障碼頭安全高效運(yùn)營(yíng)。

1 軌道吊吊具搶鎖故障表現(xiàn)

軌道吊吊具故障在軌道吊故障中的占比較高。由表1可見，2018年1―8月南沙三期碼頭8號(hào)軌道吊吊具故障在設(shè)備故障中的占比為70%以上，其中，吊具搶鎖故障在吊具故障中的占比在60%以上;因此，有必要分析并解決吊具搶鎖問題，以降低吊具故障率，提高軌道吊作業(yè)可靠性和作業(yè)效率。

軌道吊吊具由機(jī)械結(jié)構(gòu)和電控系統(tǒng)兩部分組成（見圖1），兩者相互配合完成吊具動(dòng)作，如吊具伸縮、吊具開閉鎖等。從軌道吊吊具聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)（見圖2）來(lái)看，吊具開閉鎖動(dòng)作涉及的聯(lián)鎖條件較多，吊具搶鎖原因在于著箱限位沒有到位，導(dǎo)致機(jī)械與電氣聯(lián)鎖，從而使得鎖頭不能旋轉(zhuǎn)到位;從設(shè)備操作人員的角度來(lái)看，吊具搶鎖原因在于設(shè)備操作人員在開閉鎖燈閃爍的瞬間便按下相應(yīng)的指令按鈕，而此時(shí)吊具并沒有安放到位;從設(shè)備維護(hù)人員的角度來(lái)看，吊具搶鎖原因在于設(shè)備操作人員在鋼絲繩未放松、著箱燈沒有常亮的情況下便執(zhí)行開閉鎖操作。吊具搶鎖故障的處理方法雖然簡(jiǎn)單，但需要設(shè)備維護(hù)人員介入。吊具搶鎖故障頻發(fā)不僅影響軌道吊正常運(yùn)行，降低設(shè)備作業(yè)效率，而且增加設(shè)備維護(hù)人員的工作量;因此，有必要分析吊具搶鎖故障原因并根據(jù)實(shí)際情況實(shí)施技術(shù)改進(jìn)。

2 軌道吊吊具搶鎖故障原因

2.1 機(jī)械與電氣聯(lián)鎖

目前，南沙三期碼頭軌道吊采用單箱吊具裝卸20英尺和40英尺集裝箱。吊具有4個(gè)鎖頭，通過鎖頭旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開閉鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換（見圖3）。在吊具作業(yè)過程中，著箱頂銷完全頂起，頂銷限位全部到位，開閉鎖限位得到感應(yīng)后，才可執(zhí)行開閉鎖操作。著箱頂銷與開閉鎖旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形成機(jī)械聯(lián)鎖，著箱限位與開閉鎖限位形成電氣聯(lián)鎖，從而從機(jī)械和電控程序兩方面實(shí)現(xiàn)對(duì)吊具作業(yè)的雙重保護(hù)。[1]

2.2 拖車減震系統(tǒng)

根據(jù)設(shè)備維護(hù)人員的現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，軌道吊吊具搶鎖故障大多發(fā)生在堆場(chǎng)出箱作業(yè)過程中;因此，有必要分析和排查堆場(chǎng)出箱作業(yè)涉及的各種因素。對(duì)比堆場(chǎng)內(nèi)作業(yè)與拖車上作業(yè)情況發(fā)現(xiàn)，拖車減震系統(tǒng)對(duì)吊具搶鎖產(chǎn)生一定影響。拖車減震系統(tǒng)是一個(gè)彈性系統(tǒng)，當(dāng)重物的重力未完全施加在拖車上時(shí)，拖車減震系統(tǒng)的變形量未達(dá)到最大。此時(shí)，鋼絲繩對(duì)集裝箱仍然有一定作用力，著箱頂銷未到位，在吊具慣性力和拖車對(duì)集裝箱支持力的作用下，著箱限位存在瞬間感應(yīng)現(xiàn)象，從而引發(fā)吊具搶鎖故障。

2.3 鋼絲繩彈性變形

結(jié)合抓放箱工況，當(dāng)軌道吊吊具重力等于集裝箱支持力（即吊具不受鋼絲繩拉力作用）時(shí)，吊具處于開閉鎖條件的臨界點(diǎn)。此時(shí)，鋼絲繩的彈性特性使得吊具與集裝箱的距離發(fā)生變化，加之吊具感應(yīng)限位采用高靈敏度的接近限位，當(dāng)感應(yīng)距離處于臨值時(shí)，設(shè)備微動(dòng)會(huì)造成吊具開閉鎖信號(hào)丟失，導(dǎo)致抓放箱是否達(dá)到開閉鎖條件依賴于設(shè)備操作人員的技術(shù)水平。鑒于此，應(yīng)當(dāng)將吊具著箱和開閉鎖等限位調(diào)整到位，避免其處在臨界位置。此外，鋼絲繩的彈性特性使得安裝在卷筒上的起升編碼器記錄的起升高度與實(shí)際高度存在偏差，偏差大小取決于集裝箱的質(zhì)量和速度。結(jié)合抓放箱工況來(lái)看，鋼絲繩的受力過程是一個(gè)復(fù)雜的變化過程，根據(jù)形變定義可知吊具搶鎖故障與鋼絲繩彈性變形息息相關(guān)。

2.4 吊具左右偏差

當(dāng)軌道吊吊具出現(xiàn)左右偏差但沒有超過程序報(bào)警設(shè)定值時(shí)，吊具鋼絲繩一邊處于放松狀態(tài)，另一邊處于拉緊狀態(tài)，著箱信號(hào)處于臨界狀態(tài)。此時(shí)若設(shè)備操作人員誤認(rèn)為吊具滿足開閉鎖條件，便會(huì)造成吊具搶鎖故障。

3 軌道吊吊具搶鎖故障解決措施

針對(duì)造成軌道吊吊具搶鎖故障的各種因素，綜合分析設(shè)備操作人員作業(yè)情況發(fā)現(xiàn)，在著箱限位得到感應(yīng)且鋼絲繩達(dá)到放松狀態(tài)時(shí)執(zhí)行開閉鎖操作，可以避免吊具搶鎖問題。為此，須對(duì)軌道吊吊具系統(tǒng)實(shí)施電控程序和電路改造。

3.1 電控程序改造

將軌道吊吊具松繩限位信號(hào)與著箱信號(hào)串接，并以此作為滿足著箱的必要條件，即著箱燈亮的條件是著箱限位得到感應(yīng)且達(dá)到松繩狀態(tài)（見圖4）。由于吊具上架與吊具是可以分離的，其間安裝2個(gè)串聯(lián)的常閉接近限位，在吊架上呈中心對(duì)稱分布，作為松繩狀態(tài)信號(hào)反饋。當(dāng)?shù)蹙呱霞艿闹亓ν耆┘釉诘蹙呱蠒r(shí)，接近限位失去信號(hào)，達(dá)到松繩的效果，該松繩信號(hào)比質(zhì)量傳感器的松繩信號(hào)更加穩(wěn)定、可靠。

在電控程序中，分別輸入著箱限位形成不同的中間變量后再串聯(lián)，輸入信號(hào)串聯(lián)后得到的中間變量為松繩限位。為了簡(jiǎn)化程序，只在1個(gè)著箱限位輸入信號(hào)里串接松繩限位中間變量便可以達(dá)到改進(jìn)要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，當(dāng)著箱燈亮的時(shí)候，松繩并不會(huì)過量，符合設(shè)備作業(yè)要求。

3.2 電路改造

由于松繩限位與吊具采用不同的通信方式，吊具信號(hào)處理器是獨(dú)立的。為了使吊具上的信號(hào)燈系統(tǒng)與電控程序一致，增設(shè)繼電器。將繼電器線圈與松繩限位線路串接，將繼電器的常閉點(diǎn)與著箱燈線路串接（見圖5），從而達(dá)到簡(jiǎn)化操作的效果。

4 軌道吊吊具搶鎖故障解決措施實(shí)施效果

對(duì)比南沙三期碼頭8號(hào)軌道吊改造前后吊具搶鎖故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見表2）可見，經(jīng)電控程序和電路改造后，軌道吊吊具搶鎖故障頻次明顯降低。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)電控程序和電路改造后，軌道吊吊具搶鎖故障減少70%以上，可見該改造方案有助于減少吊具搶鎖故障。后期可以將該改造方案推廣應(yīng)用到集裝箱碼頭其他吊機(jī)吊具系統(tǒng)優(yōu)化，以降低吊具故障率，提高設(shè)備作業(yè)穩(wěn)定性，保障碼頭正常生產(chǎn)作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳偉明. 集裝箱吊具開閉鎖機(jī)構(gòu)各系統(tǒng)常見故障 [J]. 集裝箱化，2008，19（11）：18-20.

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2021-02-23）