岸邊集裝箱起重機掛艙載荷限制和過載數(shù)據(jù)追蹤方案

張 建

上海浦東國際集裝箱碼頭有限公司

1 引言

為防止岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)超載作業(yè)，需要在岸橋上配置一套稱重系統(tǒng)。由于司機操作和電氣設(shè)計方面的原因，岸橋經(jīng)常會發(fā)生掛艙事故，大部分發(fā)生海側(cè)艙內(nèi)，后續(xù)很難對掛艙處的鋼絲繩進(jìn)行跟蹤檢查。通過詳細(xì)分析掛艙的原因，對岸橋防掛艙程序進(jìn)行優(yōu)化，并在RCMS(Remote Crane Monitoring System,岸橋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng))界面里增加掛艙記錄查詢頁面，以提升岸橋掛艙保護性能。

2 原超載檢測程序分析

掛艙事故的發(fā)生一般有2種情況：起升過程中，因載荷偏心造成吊具和集裝箱傾斜和旋轉(zhuǎn)，鉤掛在船駁艙口或卡在變形的艙內(nèi)導(dǎo)槽上；起升時，下方的集裝箱鎖鈕未完全開鎖分離。

案例：一臺額定載荷55 t的岸橋帶箱在艙內(nèi)發(fā)生掛艙事故，查看RCMS發(fā)現(xiàn)，掛艙時瞬間起升載荷達(dá)到了108 t(吊具和上架載荷以17 t計算，每個重量傳感器平均載荷為31.25 t，過載96%)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過額定載荷，盡管沒有發(fā)生滑輪翻邊、起升鋼絲繩斷絲和跳槽事故，但掛艙時的較大載荷必然會影響起升鋼絲繩的使用壽命。查看該臺岸橋的PLC程序，發(fā)現(xiàn)載荷保護程序中，存在如下缺陷：

(1)程序中雖然對單雙箱額定載荷做了限制(見圖1、圖2)，但由于重量傳感器自身測量精度限制，為防止載荷接近額定載荷時造成起升無動作，在載荷檢測程序中增加了一定的延時。對于該岸橋，單箱超載105%時(#W00035=4100；#W00040=105)，延時3 s后程序聯(lián)鎖才動作；雙箱超載105%時(#W00036=5500；#W00041=105)，延時2 s后程序聯(lián)鎖才動作。由于超載檢測程序中有延時，因此雙箱發(fā)生掛艙時，在2 s內(nèi)起升就可以繼續(xù)運行，而此時由于變頻器采用矢量閉環(huán)控制，因掛艙反饋速度滯后，變頻器輸出電流迅速增加，導(dǎo)致短時間內(nèi)達(dá)到力矩最大限制值(190%)。

圖1 原載荷檢測程序(H03.01)

圖2 原載荷檢測程序(H36.02)

(2)程序中沒有對單個重量傳感器的載荷限制進(jìn)行檢測。

(3)程序中沒有給定明確的掛艙信號，僅對額定載荷超載5%后進(jìn)行限制，且該限制因程序中的延時滯后不起作用。

另外，查看該岸橋的掛艙裝置機械和液壓設(shè)計圖紙，通過計算發(fā)現(xiàn)單個起升滑輪承受的載荷達(dá)到45.5 t時溢流閥才會卸壓，因此該處的傾轉(zhuǎn)裝置基本上起不到掛艙卸荷作用。如果將卸荷溢流閥壓力調(diào)低以降低最大掛艙載荷，則作業(yè)過程中會造成保壓效果差，因此不建議進(jìn)行調(diào)整。

3 掛艙檢測程序優(yōu)化

由于原PLC載荷檢測程序存在缺陷，造成掛艙時最大載荷可以達(dá)到額定載荷190%，為降低掛艙時的最大載荷，需對原載荷檢測程序進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 增加對單個重量傳感器進(jìn)行載荷限制檢測

發(fā)生掛艙時，可能集裝箱自身很輕，也可能只有一側(cè)鋼絲繩負(fù)荷突然加大超過額定載荷，但總載荷卻不會超出額定限制，因此程序中需增加對單個重量傳感器的載荷檢測。對上述額定載荷為55 t的岸橋(雙箱下)，加上吊具和上架載荷17 t，總噸位為72 t，每根鋼絲繩額定負(fù)荷為72÷8=9 t(按上架4個起升滑輪計算)，折算到每個重量傳感器為18 t。雙箱時的過載系數(shù)為44.4%，因此每個重量傳感器的載荷限制取為雙箱26 t。過載系數(shù)取得較大，主要考慮到偏心載荷的影響，一般現(xiàn)場實際左右側(cè)載荷偏差可達(dá)到10 t，即一側(cè)重量傳感器載荷為13 t，另一側(cè)重量傳感器載荷為23 t。

單箱狀態(tài)下，額定載荷為41 t，每個鋼絲繩額定負(fù)荷為58/8=7.25 t，折算到每個重量傳感器為14.5 t。單箱時過載系數(shù)為51.7%，對每個重量傳感器的載荷限制取為單箱22 t。

添加后的程序見圖3和圖4，其中圖3中程序全部為新增加部分，圖4中方框內(nèi)為新增加部分。

圖3 增加的單個重量傳感器載荷檢測程序(H03.01)

圖4 增加的單個重量傳感器載荷檢測程序(H36.02)

3.2 程序中給定明確的掛艙觸發(fā)信號

原載荷檢測程序沒有給出明確的掛艙觸發(fā)信號。為確保超載后起升馬上停止運行，在原載荷檢測程序中，增加掛艙觸發(fā)信號，即總載荷超載50%時(可根據(jù)實際需要在20%～50%范圍內(nèi)選取)，起升馬上停止(程序聯(lián)鎖條件中不再設(shè)有延時信號)，主要程序修改見圖5和圖6。

圖5 增加掛艙檢測信號(H02.03)

圖6 掛艙檢測信號聯(lián)鎖保護(H36.03)

3.3 RCMS中增加掛艙數(shù)據(jù)顯示

為方便跟蹤檢查掛艙后的起升鋼絲繩斷絲發(fā)展情況，在原RCMS界面中增加掛艙檢索頁面(僅統(tǒng)計超載20%以上掛艙事故)，可以查詢每臺岸橋掛艙的次數(shù)和時間，并可記錄每次掛艙時的最大載荷以及掛艙時的起升和小車位置。通過掛艙時的起升位置和小車位置，計算出當(dāng)小車位于哪個位置掛艙時上架處的鋼絲繩會出現(xiàn)在小車頂滑輪處，從而方便對鋼絲繩進(jìn)行跟蹤檢查。

一旦發(fā)生較嚴(yán)重的掛艙事故，起升鋼絲繩使用壽命將大受影響，設(shè)備管理人員除持續(xù)跟蹤掛艙處鋼絲繩斷絲情況外，應(yīng)根據(jù)掛艙次數(shù)和每次掛艙的嚴(yán)重程度(載荷大小)，相應(yīng)地縮短鋼絲繩使用壽命周期，提早更換鋼絲繩，避免發(fā)生斷繩事故。

4 結(jié)語

通過對掛艙檢測程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可有效減少岸邊集裝箱起重機掛艙時的過載載荷，從而降低掛艙時對起升鋼絲繩帶來的損傷。通過在RCMS中增加掛艙事故記錄表，方便管理人員查找掛艙位置的鋼絲繩斷絲發(fā)展情況，合理縮短起升鋼絲繩使用壽命，避免斷繩事故的發(fā)生。