集裝箱電動吊具與液壓吊具性能對比淺析

高勇，陳保棟青島前灣集裝箱碼頭有限責任公司工程技術部

集裝箱電動吊具與液壓吊具性能對比淺析

高勇，陳保棟
青島前灣集裝箱碼頭有限責任公司工程技術部

摘要：本文通過對兩種集裝箱吊具在能耗，維護成本和故障率等方面的比較，總結出電動吊具與傳動液壓吊具相比存在的優勢與不足，并結合生產實踐提出了改進思路。

關鍵詞：液壓吊具；電動吊具；對比；改造

目前，國內外集裝箱碼頭所使用的集裝箱吊具大部分為全液壓驅動，吊具的功能構成主要有兩大部分，一是以液壓泵為核心的液壓系統，二是以PLC為核心的電氣控制系統，兩套系統配合以實現吊具的各項功能。各動力泵、控制閥、油缸、油管以及液壓油箱等組成了完整的液壓系統，且需要配置電氣系統進行控制，電-液組合，系統復雜，成本較高，維護工作量較大。

隨著電氣控制系統的技術進步以及電動部件安全保護水平的提高，全電動吊具近年來在國內外投入生產領域，采用電動方式代替液壓系統實現吊具的控制在技術上已經完全具備條件。

目前，我公司在橋吊和輪胎吊上分別配備了兩臺由上海振華重工公司所研制電動單箱電動吊具作為試點，該吊具伸縮機構中的減速器為圓柱圓錐減速器，吊具旋鎖機構的每套傳動機構含有電動機、圓柱行星齒輪減速器、曲柄、開閉鎖限位開關。經過一段時間的作業實踐，我們總結出在能耗、維護成本、故障率等方面電動吊具與液壓吊具有一定的區別。鑒于關于傳統液壓吊具的技術資料和文獻比較豐富，在本文中不做重復。

一、電動吊具的特點

全電動集裝箱吊具的最大特點在于取消了吊具上的液壓系統，以電動方式控制吊具旋鎖、導向、伸縮，簡化了系統，維護方便，同時也降低了吊具的成本。

1.伸縮機構

吊具伸縮采用全電動伸縮式結構，利用4.5千瓦電動馬達通過減速齒輪箱帶動無尾鏈進行伸縮，從20英尺伸展到40英尺的時間小于22秒。

2.旋鎖機構

旋鎖機構采用2臺電動推桿驅動4個鎖頭，由0.45千瓦的電動馬達、圓柱形行星齒輪減速器和感應限位組成，開閉鎖時間小于2秒。

3.電控部分

吊具上所有的電源、信號和控制命令都是通過與司機室相連的吊具電纜來傳輸的。電氣柜內布置有接觸器、熱繼電器、斷路器等電氣元件，系統布局簡潔明晰，有利于故障的快速查找和排除。

二、電動吊具與液壓吊具性能比較

1.能耗比較

液壓吊具動力來源于液壓泵驅動的電機。在吊具工作時，吊具泵是連續運行的。目前我公司吊具泵電機的功率均為7.5kW，按照每天作業10小時計算，日消耗電能為75kW。

電動吊具無液壓系統，不需要液壓泵電機作為動力來源。其個機構動作由各自的電機完成。因此在能耗方面與液壓吊具最大的不同就是，其只有在各機構工作時才產生耗能，在作業間隙各個電機處于停止狀態，不會產生耗能。

根據生產統計數據，同樣作業箱量條件下，電動吊具平均功耗約為液壓吊具功耗的百分之六左右，在能耗方面，電動吊具明顯優于液壓吊具。

2.維護成分分析

液壓吊具因其工作原理，必須要定期更換液壓油，這在維護成本中占了比較大的比重。另外，在日常維護中，我們也發現，由于傳動壓力的油管難免與機械結構之間存在摩擦，加之本身橡膠的老化，油管不時發生破損現象，更換油管不但增加了維護成本，而且增加了維護人員的工作量。

電動吊具利用電機和減速器驅動各機構運行。在各個動作機構中，所有電機均配有過流保護裝置，當電機堵轉時會自動切斷電路，保護了電機的安全。電動吊具維護的最主要成本集中在兩個方面，一是限位、繼電器、接觸器等電器元件的損耗；另一方面是開閉鎖電動推桿的絲杠螺母的更換，根據資料顯示，每作業30萬箱，就需要更換一次絲杠螺母。

比較兩種吊具的維護成本，我們總結出，比起液壓吊具，電動吊具存在維護成本低，維護工作量少等優勢。

3.故障率分析

液壓吊具以液壓泵為動力源，以油管實現動力傳輸，以電磁閥作為管路通斷控制元件，因此，其故障主要集中在油管磨損破裂、油缸漏油、因液壓油雜質引起的油管堵塞、電磁閥燒壞等方面。由于涉及的管路、閥體較多，因此在查找故障時，存在一定的難度。

電動吊具采用電機帶動減速器傳動的方式，其故障主要集中在接觸器損壞、電動推桿因停止位置偏移而卡住等方面。但是，電動吊具的結構明晰，有利于快速判斷故障點。

三、電動吊具存在的問題及解決思路

就目前我公司裝卸生產中的使用情況來看，電動吊具尚有需要改進的地方，主要集中在以下幾個方面：

1.我公司所配備的電動吊具未安裝吊具導板，不利于司機快速準確對箱，降低了作業效率。因此需要我們改造加裝導板。

2.電動吊具的控制單元在司機室，吊具箱內沒有PLC，這樣的設計雖然簡化了吊具的結構，但是不利于維修人員在地面排除吊具故障。比如，有些情況下需要強制某機構動作，需要維修人員強制吸合繼電器，存在安全隱患。因此，我們計劃在吊具電氣接線箱內安裝小型PLC和操作按鈕，實現維修人員在地面對吊具各機構的手動操作。

3.作業過程中，我們發現因開閉鎖電力推桿跑位卡住，致使銅套變形的故障發生頻繁，而且維修起來費時費力。主要原因是，電力推桿在感應到開閉鎖限位后，由于自身動力慣性的原因，不能及時停住，導致推桿超行程。最初，我們選擇了調整限位位置，為推桿增加行程余量的方法，這種方法出現的新問題是，開閉鎖經常不能完全到位。經研究，我們又采用了能耗制動的方式，在推桿電機上加裝能耗制動裝置，在保證開閉鎖到位的前提下，在最短時間內實現電動推桿的制動，從作業實踐看，取得了良好的效果。

四、結束語

通過以上對液壓吊具和電動吊具的分析比對，可以看出，電動吊具在能耗、維護成本、故障率等方面相比于液壓吊具都存在明顯優勢，雖然目前電動吊具的設計還存在一些缺陷，但是通過技術改造可以達到比較理想的效果，電動吊具的廣泛使用是未來港口集裝箱裝卸設備的一大趨勢！

參考文獻：

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[2]孫偉青.淺談集裝箱電動吊具與液壓吊具的區別.港口科技，2010第2期

[3]劉文毓.RTG配置電動吊具的優勢.港口裝卸，2006第4期