龍門吊油改電后柴油機故障分析與改進

郎進忠

摘要：對大型集裝箱碼頭來說龍門吊“油改電”是大勢所趨，目前各個碼頭“油改電”取電方式主要有手動拔插式和自動集電小車式;大車轉場動力主要采用柴油機和蓄電池。廈門集裝箱碼頭集團海天分公司2015年開始對北區21臺龍門吊進行“油改電”改造，我們采用的方案是保留原柴油發動機動力的基礎上進行的改造。改造調試階段，我們發現在用市電作業時，柴油機有時會報低油壓及超速故障。

關鍵詞：速度監測器;中繼;并網控制器

1 ?背景

龍門吊是目前世界上應用最為廣泛的集裝箱碼頭堆場裝配設備，因在碼頭堆場內作業，自身配備有柴油發電機組作為動力能源，滿足了作業的靈活方便性和轉場的需要，在堆場內不受供電的局限，具有良好的機動性能，大大提高了集裝箱裝卸效率，但其有耗油量大，噪音大，排放污染嚴重等缺點，不符合國家大力倡導的綠色港口，智能港口的發展需求。對大型集裝箱碼頭來說龍門吊“油改電”是大勢所趨，目前各個碼頭“油改電”取電方式主要有手動拔插式和自動集電小車式;大車轉場動力主要采用柴油機和蓄電池。廈門集裝箱碼頭集團海天分公司2015年開始對北區21臺龍門吊進行“油改電”改造，在保留原柴油發動機動力的基礎上進行的改造。該方案的主要功能特點如下：

①供電電源采用低空滑觸線輸電方案的供電方式。

②取電方式采用自動集電小車。

③并網采用深海公司生產的DSE8620控制器，柴油機原控制線路保留。

④油電轉換采用“無縫切換”的方式。

改造調試階段，我們發現在用市電作業時，柴油機有時會報低油壓及超速故障，而我們一期采用的是手動拔插式取電方式的龍門吊上沒有出現過類似的故障現象，本文主要是針對這種油改電方案下出現的柴油機故障現象進行分析并提出解決辦法。

2 ?現象描述及分析

該批龍門吊柴油機使用的是卡特3406發動機，控制系統有完全用硬接線加繼電器的方式，也有采用西門子S7-200的方式，特別是在S7-200控制的柴油機上出現報警的故障概率較高，這幾臺發動機的速度控制采用2301A控制器實現，速度監測使用的是Crompton 253-PH3G，見圖1。

2.1 故障現象描述

①最初的故障現象是當龍門吊需轉場時，司機無法遠程啟動柴油機，經搶修人員到現場發現是柴油機報低油壓或超速故障，機旁復位即可啟動。

②現場跟蹤發現在市電作業時，特別是當起升下降或動大車時，上圖中三盞指示燈有時會閃爍，閃爍頻率沒規律，有時柴油機就會報低油壓或超速故障。

2.2 故障現象分析

①柴油機報低油壓故障必須滿足兩個條件，發火轉速信號和油壓低信號且保持3s以上;同樣報超速故障也必須滿足兩個條件，額定轉速和超速信號，而此時柴油機是停止的，僅僅是在隨時準備啟動的狀態，不應該出現這兩個故障。

②現場跟蹤發現的現象說明出現這兩個故障的可能性還是存在的，因為柴油機低油壓及超速信號都是常閉點，當指示燈閃爍時代表有發火轉速和額定轉速信號輸出，就有可能報故障。

③我們分析這種故障現象出現的根本原因跟速度監測器指示燈閃爍是相關聯的，可能是硬件工作狀態不穩定或外部干擾造成的誤報引起的。

3 ?方案探索及處理

技術攻關小組針對出現的這一新的故障現象逐步探索嘗試并根據上述判斷做了以下一系列工作：

①更換速度監測器，更換轉速傳感器，更換機油壓力傳感器，故障還是存在。排除了用油工況下出現這種故障的可能。

②檢查屏蔽線及干擾源并采取多種屏蔽方式等也還是無法徹底排除該誤報警故障。

③即使把轉速傳感器來的信號2、5點拆除，偶爾還會閃爍。

經過前期排除并結合功能需求，最終采取屏蔽非正常工況下速度監測器電源負極的方案，其主要功能如下：

①用油時柴油機的保護功能必須保留;

②當用市電時采集電信號來屏蔽該速度監測器的電源負極（第8點）;

③在電轉油進行“無縫切換”時，司機室遠程啟動按鈕按下時，即恢復速度監測器工作;

④為了達到上述功能，我們增加了4個中繼，并在程序上做了相應修改，詳見圖2。

圖中 KS1中繼主要用來恢復或屏蔽速度監測器的電源;

KS2中繼采集柴油機啟動信號恢復監測器工作;

KS3中繼采集柴油機發火轉速信號用來保持監測器電源;

KS4中繼采集司機室遠程停止信號用來柴油機熄火時即時切斷監測器電源，并保持10s。

改造后電路圖如圖3。

①當有市電信號時，KS1中繼得電，常閉觸點（1、9）斷開，速度監測器負極斷開使之不工作。

②當有啟動信號時，KS2中繼得電，常閉觸點（1、9）斷開，PLC輸出一個信號給KS1中繼，使之立即斷電，速度監測器恢復工作。

③當有發火轉速信號時，KS3中繼得電，常開觸點（5、9）閉合，給PLC一個信號以保持監測器一直工作。

4 ?技改效果

改造前，每天龍門吊需轉場時出現上述柴油機故障現象大概4-5次，改造后，經過這幾個月運行觀察到目前為止基本沒再出現，通過這一次的小技改對以后類似油改電改造方案上一定的參考意見，并且也產生了一定的經濟效益。

①投入成本極少，但解決了實際問題，基本杜絕了類似故障的發生。

②減輕搶修人員的勞動強度。

③20多臺龍門吊每天可以減少1小時故障時間，按臺時產量每小時12個自然箱來換算，每天可以為公司增收2千元，一年下來可以為公司多減少近70萬元耗損。

參考文獻：

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[2]劉宇宏.龍門吊油改電工程對環境的正面影響[J].科技資訊，2011.

[3]張利光，任鵬飛.鉆井柴油機故障原因與合理使用探究[J].內燃機與配件，2020（03）：159-160.