岸邊集裝箱起重機維修改造

孟凡青

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

0 引言

為更好適應多變的環境，滿足工作實際要求，岸邊集裝箱起重機正在逐步走向大型化和高速化，但在內外因素的共同作用下不可避免會發生一定故障。為安全起見，除了采取合理的措施進行維修，必要時還可加以改造，以期提升其作業效率和質量。

1 岸邊集裝箱起重機的維修改造意義

岸邊集裝箱起重機是設于碼頭前沿與集裝箱船之間的重要設備，一般包括起升機構、運行機構以及仰俯機構等部分，主要任務是對集裝箱進行裝卸。雖然在實際應用中減少了勞動強度，提高了裝卸效率，降低了事故風險，但因作業環境復雜、工作負荷大、使用時間大等原因，存在如減速器變形、制動器磨損、金屬結構腐蝕、錨定板跳脫、照明時亮時暗等一系列問題。特別是極端天氣頻繁活動的沿海地區，更易增大構件故障概率，如果檢修維護不及時，還可能引發安全事故[1]。因此，為了進一步提升岸邊集裝箱起重機的安全性能，使其更好抵御風雨侵蝕、高效有序作業，必須對其進行合理的維修改造。

2 岸邊集裝箱起重機的維修改造措施

2.1 岸邊集裝箱起重機維修問題

為實現岸邊集裝箱起重機的多重功能，往往需要安裝一定的液壓系統，但在使用與檢修維護期間存在諸多問題。如分離油缸易在劇烈撞擊作用下損壞編碼器，吊具上架也易因碰撞損壞油箱，或者較大的起升高低差導致分離油缸撬彎掉，當其差值過大時需清零起升機構。對于高故障頻率的檢測和保護限位，既要精準安裝，又要定期檢修維護；對于連接吊具與上架的鎖頭需基于探傷檢查，及時采取最佳維修方案，以免因其斷裂影響正常運作。如果小車牽引鋼繩在均衡滑輪位置出現斷絲，滑輪可經楔套將鋼絲繩固定于小車上，且利用臨時導向滑輪進行換繩；如果用于托起鋼絲繩的后大梁抗磨塊磨損過度，必須及時更換，以防破壞鋼絲繩；如果急停時吊具嚴重搖晃，此時要采取一定保護措施，如調整起升高度的最大速度等，但盡量還是避免緊停。此外，在定期檢修中若發現夾鉗安裝軸和錨定導向座銅套軸向竄動，或者頂桿變形、導向座連接螺栓松動等，均要及時調整、固定或更換，若液壓元件泄漏也要予以及時更換。

有些問題雖然通過維修可解決，但從岸邊集裝箱起重機實際工作要求和長遠發展來看，僅僅進行維修是遠遠不夠的，必須進行合理改造。

2.2 防風系統改造

由于岸邊集裝箱起重機具有較大的結構和迎風面，所以較之其他裝置更易遭受大風影響，換句話說，港口安全生產的重要保障便是防風性能，故需要在利用防風鐵楔的前提下對其控制系統加以改進。用于改造的防風鐵楔采用的原理是楔形自鎖，經特殊加工后的齒形高耐磨鋼可具備高抗臺性能，在PLC 的控制下可以自動抬起，并在斷電或停運后放下，除了聯鎖保護還具有手動釋放、延時放下等功能。在確認防風鐵楔無缺陷后增設連接支架于大車行走機構的電機底座位置，保證支架高度匹配鐵楔使用要求，且基座裝孔的位置和大小偏差分別在±2 mm 和±0.5 mm[2]。連接支架時可選用M20 螺栓固定，但要注意裝于動輪的鐵楔必須在大車兩個運行方向上對稱，以免弱化防風效果。其次，在為每臺岸邊集裝箱起重機設置4 組防風鐵楔后，要選用相應規格的電器元件和電纜，如打開限位配CJV/DA，3×1.5 mm2電纜，配M20×1.5 mm 填料函進線，并對原理圖進行適當修改。如從母線位置進行三相斷路器取電，并連接至接觸器上端等。新增的控制程序-Whlchoc 模塊，涵蓋了防風鐵楔控制、故障報警等控制程序。這樣，當大車行走只需操作手柄離開零位即可打開鐵楔；若制動器限位發訊且由模塊受到訊息表示大車允許行走；若5 s 內并無輸入限位打開信號，則會發出錯誤報警自動切斷鐵楔輸出等。還有故障資料的添加有助于呈現故障信息的同時不能打開防風鐵楔。實踐表明，防風鐵楔可以有效提升岸邊集裝箱起重機的防風性能，而且操作靈活、性能可靠、維修便捷。

2.3 整機照明改造

岸邊集裝箱起重機也需要夜間作業，但忽亮忽暗的整機照明在駕駛室內不能控制的情況時有發生，既降低了作業進度也不安全，這與拖令電纜老化、線芯短路等因素有關。顯然借用備用不太合理，若要更換拖令電纜成本又高，且拆裝夾板還需要較多勞動力。考慮到起重機需要長期使用，因此建議改造。具體而言，充分利用駕駛室吊具PLC 輸入和電氣房主控柜中PLC 輸出模塊中閑置的備用點，即連接駕駛室工作照明開關和備用輸入點的同時，連接其接觸器線圈與備用輸出點，配以程序設計將兩者編入程序即可[3]。值得一提的是，為防止出現模塊容量不足情況，可在備用輸出點與控制接觸器之間設置由該輸出點控制的4 個繼電器，分別用于對前大梁、中梁、聯系梁、門腿4 路接觸器的控制，最終實現小電流繼電器對大電流控制器進行控制的效果。這樣，岸邊集裝箱起重機照明故障大大減少，且維修時間和維修成本也有所降低。

3 岸邊集裝箱起重機的維修改造實例

3.1 概況

某岸邊集裝箱港口業主考慮到岸邊集裝箱起重機操作頻繁且手動操作較多，大大增加了司機的勞動強度。因此受電氣控制技術蓬勃發展的影響，提出了半自動作業的改造想法，以實現提高安全、高效生產、減少司機勞動強度的目標。但需要注意的是，經改造后的半自動操作系統，在自動運行期間若任一手柄離開零位，均能保證自動停止運行；當起升高度達到事先設定的安全減速區域，或者未對安全參數和運行參數進行特定設置時，不能執行半自動操作；當吊具并未準確停至目的位置上方區域，為防止其錯誤更新數據，必須進行手動操作，且在開閉鎖動作發生前手動控制吊具至正確位置，當然在自動運行時也不能對此次運行重復設置按鈕。

3.2 合理設置防搖算法

此次改造的半自動控制系統涉及岸邊集裝箱起重機PLC、防搖控制器、上位機、防碰撞、攝像、機器視覺輔助等分系統。系統的基本操作是在PLC 控制下完成起升、大車、小車、安全保護以及俯仰等操作，因此保留其原操作命令不變。開環防搖是綜合利用起升速度與小車速度的算法控制，盡可能消除加減速對吊具搖擺的影響，閉環則是基于開環防搖算法結合視覺系統采集吊具搖擺數據，并對其搖擺周期和幅度等進行計算，當其擺動至正下方位置時可即時調整小車速度，消除擺動。

3.3 半自動改造方案

首先是兼容性處理主程序，在PLC（西門子系統）中生成自動命令和自動起升、下降命令，以對應PLC（原安川系統）中的手柄主令起升零位和上升、下降命令，并經通信并聯。生成自動、小車自動向前和向后命令，對應原有的手柄主令小車零位、手動向前和向后命令，并經通信并聯。西門子PLC 計算起升速度和小車速度后將其輸入至安川系統，并跟隨手柄速度給定手動操作，增加對有無自動命令的判斷條件。在起升和小車聯動時為實現吊具不搖擺，需要使兩者的加速度進行相互制約，必要時可只對起升加速度進行調整，并根據需要計算和執行加速度命令。此外，還需在安川PLC 系統中輸入西門子記錄的運行路徑中不同位置的實際高度，并將其與集裝箱和吊具的高度比較，經并聯原先的緊停操作，防止碰撞發生。

然后是設置相關參數，在參數界面需要設置的參數包括船靠泊方向、船型、初始操作列集裝箱數量、船槽位總數、行車線、操作槽位數、船高更新、梯架高度確認、僅供維修人員使用的“數據監控表”以及用于返回主操作界面的“主界面”按鈕[4]。

最后是設置半自動運行，在正式半自動運行前需要先初始化參數；手動運行吊具至接近梯架高度的水平面上，確認最低安全高度，并根據手動操作“06”槽得到小車與起升編碼器數據用于確定船高。在自動運行條件滿足后便是允許半自動操作，此時需選擇目的地，經起升控制手柄操作上升吊具至安全高度后，置于其控制屏的蜂鳴器便會發生間歇性的鳴響，提升可自動運行。隨后按下按鈕“半自動確認”，也可以右腳輕踩左側腳踏的同時，保持2～3 s 的起升手柄上升動作后松開[5]。當吊具自動運行至目標位置正上方的3 m 位置后停車，此時起升自動運行會隨之停止，小車也不會搖擺，表示半自動運行結束。然后在司機手動操作下下降吊具進行裝卸，待完成開閉鎖動作后便可進入后續的半自動操作。當其自動運行至陸側且下降至行車線正上方安全停車后，手動控制起升手柄裝車，表示整個循環操作結束。實踐證明，該次半自動改造提高了安全性能和作業效率，節約了時間和勞動力，值得借鑒。

4 結束語

岸邊集裝箱起重機要想長遠發展，不僅要借助適當維修保證設備正常運行，還應通過合理改造提升設備的性能和功能。這就要求從岸邊集裝箱起重機實際需要出發，重視并強化維修改造工作，以期在安全生產條件下不斷提升其作業效率、延長其使用壽命，使其更好服務于集裝箱裝卸工作。