集裝箱專用門吊吊具防搖系統優化改進

朱 靜 上海鐵路局上海貨運中心

集裝箱專用門吊吊具防搖系統優化改進

朱 靜 上海鐵路局上海貨運中心

對集裝箱專用門吊吊具防搖系統發生的故障問題進行統計、調查和分析，研究提出優化改進方案以及實施后取得的成效。

集裝箱專用門吊；吊具防搖系統；優化方案；運用效果

1 引言

2 既有吊具防搖系統存在的問題

2.1 既有吊具防搖系統工作原理

目前，既有集裝箱門吊吊具防搖系統主要是由力矩電機、擺線針輪減速箱、卷筒、定滑輪、防搖鋼絲繩等組成。作業時，力矩電機持續通電，驅動減速箱與卷筒，始終給防搖鋼絲繩一個張力，使防搖鋼絲繩在卷筒軸上拉緊，不斷地減小集裝箱與吊具搖擺幅度，起到防搖作用。

2.2 既有吊具防搖系統存在問題

通過現場吊具防搖系統出現問題的統計分析，存在的主要問題點是：

（1）力矩電機極易損壞，出現線圈、滑環等燒壞問題，每月至少出現1次；

（2）導向滑輪軸承破損，每月均出現軸承破損情況；

（3）導向滑輪與鋼絲繩非正常磨損，每周都需要對鋼絲繩進行更換；滑輪每季度會出現磨損超限或滑輪壁破損現象。

上述問題的出現，造成維修工作量大且難度較高，停機時間長，電機或導向滑輪損壞維修至少需要一天時間，維修費高（每月需要近1萬元），成本居高不下，且嚴重影響現場集裝箱的運輸，給現場生產和安全帶來極大的隱患威脅。

試驗動物選用42周齡海蘭褐蛋雞1 000只。試驗共進行53 d，其中預飼9 d，正式試驗40 d。試驗結束后過渡4 d。所有試驗雞都籠上飼養。其它管理按常規進行。

2.3 吊具防搖系統故障問題發生原因

經過現場跟蹤調查以及發生故障問題的總結分析，出現吊具防搖系統故障的主要原因是：

（1）防搖系統通過力矩電機驅動的控制系統有缺陷。集裝箱門吊起升動作，力矩電機始終工作，起升下降時，力矩電機堵轉，溫度極高，極易燒壞滑環、線圈、軸承。力矩電機的型號規格、堵轉電流大小與吊具自重相關，因為當吊具空載時，不管起升機構是起升還是下降，防搖鋼絲繩始終是受張力上升，若力矩電機過大，會造成吊具空載起升靠防搖系統的鋼絲繩起升而主起升鋼絲繩松馳狀態，吊具空載下降時，防搖系統鋼絲繩把吊具仍舊向上拉緊起升。因此不能通過增大力矩電機的型號來解決該故障問題。

（2）防搖系統卷筒規格尺寸設計不夠合理。4根防搖鋼絲繩的空間布置是上長相等且互不交叉干涉，一端分別固定在吊具的4個角上，另一端分別通過導向滑輪纏繞在4個防搖卷筒上。因此導向滑輪與防搖鋼絲繩接觸面上，導向滑輪始終受一個軸向力，導致導向滑輪軸承承受較大軸向力，軸承極易損壞，導向滑輪壁與鋼絲繩接觸面受力較大，導向滑輪磨損嚴重，易超限損壞。

（3）導向滑輪軸承潤滑點位置設置不合理。導向滑輪位置均固定在小車架下方，若維修人員沒有進行正常檢修保養和潤滑，會導致潤滑不到位，造成導向滑輪軸承的破損。

（4）導向滑輪檢修潤滑保養不到位。導向滑輪軸承潤滑點位置不合理，維修人員潤滑保養難度大，而沒有按規定定期潤滑，從而導致潤滑不到位，軸承潤滑不良破損，造成更大的故障和檢修難度。

3 集裝箱專用門吊吊具防搖系統優化改進方案

3.1 改進防搖系統驅動裝置的結構布置和控制方式

3.1.1 優化防搖系統驅動裝置結構布置

防搖系統驅動裝置結構布置參照門吊大小車走行結構布置方式，即“電機-制動器-減速箱-卷筒”（見圖1），該結構經過現場幾十年的使用，穩定、安全、可靠、經濟。

圖1 優化后的防搖系統驅動裝置結構布置

3.1.2 優化防搖系統控制方式

采用PLC控制，變頻調速驅動系統，包括4臺變頻防搖電機（配編碼器）和減速箱、4個防搖卷筒、4個變頻器和相應的PLC控制器等，通過PLC、變頻調速控制，能與起升控制協調聯動，實現閉環矢量控制，能夠實現智能化的防搖控制，可以根據集裝箱門吊作業工況實時防搖。該防搖控制系統具備智能檢測和控制的功能，通過采集識別作業工況（如起升載荷信號、集裝箱高度信號等），通過實時智能控制系統的運算比較，計算輸出防搖變頻器給定轉矩和速度，實時采集變頻器輸出轉矩值，使防搖鋼絲繩達到所需的最佳防搖拉力，實現防搖過程的實時控制，形成閉環控制回路。

3.2 優化防搖系統卷筒規格尺寸

圖2 優化后的防搖系統卷筒

既有防搖卷筒尺寸規格是φ260×266（19×14）mm,鋼絲繩在防搖卷筒左右極限位置與導向滑輪的夾角α，夾角α角度越小，則鋼絲繩與導向滑輪（壁）的磨擦力越小，滑向滑輪所受和軸向力越小，因此，卷筒的長度與夾角α大小直接相關。卷筒越短，夾角α越小。根據起升高度及現場實際距離測量并經過驗算，將防搖卷筒尺寸規格改為φ500×208（13×16）mm（見圖2），能有效減少鋼絲繩與導向滑輪的磨損程度。

3.3 優化導向滑輪軸承潤滑點位置設置

導向滑輪軸承潤滑通過滑輪軸內部潤滑通道引入軸承，滑輪軸注油孔外接潤滑油導向管（圖3），引到小車架上方，方便潤滑保養。

圖3 優化后的防搖系統導向滑輪油管

3.4 強化檢修保養制度的落實

重新修訂了集裝箱專用門吊日常檢查、定期檢查、定期保養制度和標準，針對防搖系統的交接檢查、日常和定期檢修保養項目和技術要求進行明確，細化設備管理人員和維修人員的崗位職責，層層傳遞，逐級把關，確保檢修保養制度落到實處，保證檢修養護質量，確保防搖系統穩定運行。

4 結束語

集裝箱專用門吊吊具防搖系統結構布置、控制方式、卷筒規格尺寸和導向滑輪供油點位置的優化改進，并強化檢修保養制度的落實，經過現場生產的實踐檢驗證明，優化改進后運用效果明顯，達到了預期的效果。一是徹底解決了力矩電機、導向滑輪等故障頻發的現象。經過現場近兩年的檢驗，未再發生過力矩電機、制動器或導向滑輪損壞故障，實現了零故障。二是有效延長了防搖鋼絲繩的使用壽命。原來每周更換防搖鋼絲繩，現在18個月更換一次。三是有效降低了防搖系統的故障率，減輕維修工人維修工作量，節省設備維修費用（通過現場測算年節約近10萬元）。四是保證了集裝箱的裝卸作業效率和作業安全。

責任編輯：王 華

來稿日期：2017-02-22