軌道式集裝箱龍門起重機吊具搶鎖故障原因與解決措施

樊承志

作為港口集裝箱起重機的主要部件之一，吊具使用頻繁且所處作業環境復雜，是集裝箱起重機的主要故障點，其中，吊具尚未到達適宜高度便開閉鎖（俗稱“搶鎖”）是較為突出的故障，嚴重影響設備作業效率。本文以廣州港股份有限公司南沙集裝箱碼頭分公司（以下簡稱“南沙三期碼頭”）為例，分析軌道式集裝箱龍門起重機（以下簡稱“軌道吊”）吊具搶鎖故障原因并提出解決措施，以期提升設備作業穩定性，保障碼頭安全高效運營。

1 軌道吊吊具搶鎖故障表現

軌道吊吊具故障在軌道吊故障中的占比較高。由表1可見，2018年1―8月南沙三期碼頭8號軌道吊吊具故障在設備故障中的占比為70%以上，其中，吊具搶鎖故障在吊具故障中的占比在60%以上;因此，有必要分析并解決吊具搶鎖問題，以降低吊具故障率，提高軌道吊作業可靠性和作業效率。

軌道吊吊具由機械結構和電控系統兩部分組成（見圖1），兩者相互配合完成吊具動作，如吊具伸縮、吊具開閉鎖等。從軌道吊吊具聯鎖結構（見圖2）來看，吊具開閉鎖動作涉及的聯鎖條件較多，吊具搶鎖原因在于著箱限位沒有到位，導致機械與電氣聯鎖，從而使得鎖頭不能旋轉到位;從設備操作人員的角度來看，吊具搶鎖原因在于設備操作人員在開閉鎖燈閃爍的瞬間便按下相應的指令按鈕，而此時吊具并沒有安放到位;從設備維護人員的角度來看，吊具搶鎖原因在于設備操作人員在鋼絲繩未放松、著箱燈沒有常亮的情況下便執行開閉鎖操作。吊具搶鎖故障的處理方法雖然簡單，但需要設備維護人員介入。吊具搶鎖故障頻發不僅影響軌道吊正常運行，降低設備作業效率，而且增加設備維護人員的工作量;因此，有必要分析吊具搶鎖故障原因并根據實際情況實施技術改進。

2 軌道吊吊具搶鎖故障原因

2.1 機械與電氣聯鎖

目前，南沙三期碼頭軌道吊采用單箱吊具裝卸20英尺和40英尺集裝箱。吊具有4個鎖頭，通過鎖頭旋轉實現開閉鎖狀態轉換（見圖3）。在吊具作業過程中，著箱頂銷完全頂起，頂銷限位全部到位，開閉鎖限位得到感應后，才可執行開閉鎖操作。著箱頂銷與開閉鎖旋轉機構形成機械聯鎖，著箱限位與開閉鎖限位形成電氣聯鎖，從而從機械和電控程序兩方面實現對吊具作業的雙重保護。[1]

2.2 拖車減震系統

根據設備維護人員的現場統計，軌道吊吊具搶鎖故障大多發生在堆場出箱作業過程中;因此，有必要分析和排查堆場出箱作業涉及的各種因素。對比堆場內作業與拖車上作業情況發現，拖車減震系統對吊具搶鎖產生一定影響。拖車減震系統是一個彈性系統，當重物的重力未完全施加在拖車上時，拖車減震系統的變形量未達到最大。此時，鋼絲繩對集裝箱仍然有一定作用力，著箱頂銷未到位，在吊具慣性力和拖車對集裝箱支持力的作用下，著箱限位存在瞬間感應現象，從而引發吊具搶鎖故障。

2.3 鋼絲繩彈性變形

結合抓放箱工況，當軌道吊吊具重力等于集裝箱支持力（即吊具不受鋼絲繩拉力作用）時，吊具處于開閉鎖條件的臨界點。此時，鋼絲繩的彈性特性使得吊具與集裝箱的距離發生變化，加之吊具感應限位采用高靈敏度的接近限位，當感應距離處于臨值時，設備微動會造成吊具開閉鎖信號丟失，導致抓放箱是否達到開閉鎖條件依賴于設備操作人員的技術水平。鑒于此，應當將吊具著箱和開閉鎖等限位調整到位，避免其處在臨界位置。此外，鋼絲繩的彈性特性使得安裝在卷筒上的起升編碼器記錄的起升高度與實際高度存在偏差，偏差大小取決于集裝箱的質量和速度。結合抓放箱工況來看，鋼絲繩的受力過程是一個復雜的變化過程，根據形變定義可知吊具搶鎖故障與鋼絲繩彈性變形息息相關。

2.4 吊具左右偏差

當軌道吊吊具出現左右偏差但沒有超過程序報警設定值時，吊具鋼絲繩一邊處于放松狀態，另一邊處于拉緊狀態，著箱信號處于臨界狀態。此時若設備操作人員誤認為吊具滿足開閉鎖條件，便會造成吊具搶鎖故障。

3 軌道吊吊具搶鎖故障解決措施

針對造成軌道吊吊具搶鎖故障的各種因素，綜合分析設備操作人員作業情況發現，在著箱限位得到感應且鋼絲繩達到放松狀態時執行開閉鎖操作，可以避免吊具搶鎖問題。為此，須對軌道吊吊具系統實施電控程序和電路改造。

3.1 電控程序改造

將軌道吊吊具松繩限位信號與著箱信號串接，并以此作為滿足著箱的必要條件，即著箱燈亮的條件是著箱限位得到感應且達到松繩狀態（見圖4）。由于吊具上架與吊具是可以分離的，其間安裝2個串聯的常閉接近限位，在吊架上呈中心對稱分布，作為松繩狀態信號反饋。當吊具上架的重力完全施加在吊具上時，接近限位失去信號，達到松繩的效果，該松繩信號比質量傳感器的松繩信號更加穩定、可靠。

在電控程序中，分別輸入著箱限位形成不同的中間變量后再串聯，輸入信號串聯后得到的中間變量為松繩限位。為了簡化程序，只在1個著箱限位輸入信號里串接松繩限位中間變量便可以達到改進要求。根據現場實際測試，當著箱燈亮的時候，松繩并不會過量，符合設備作業要求。

3.2 電路改造

由于松繩限位與吊具采用不同的通信方式，吊具信號處理器是獨立的。為了使吊具上的信號燈系統與電控程序一致，增設繼電器。將繼電器線圈與松繩限位線路串接，將繼電器的常閉點與著箱燈線路串接（見圖5），從而達到簡化操作的效果。

4 軌道吊吊具搶鎖故障解決措施實施效果

對比南沙三期碼頭8號軌道吊改造前后吊具搶鎖故障統計數據（見表2）可見，經電控程序和電路改造后，軌道吊吊具搶鎖故障頻次明顯降低。

5 結束語

經電控程序和電路改造后，軌道吊吊具搶鎖故障減少70%以上，可見該改造方案有助于減少吊具搶鎖故障。后期可以將該改造方案推廣應用到集裝箱碼頭其他吊機吊具系統優化，以降低吊具故障率，提高設備作業穩定性，保障碼頭正常生產作業。

參考文獻：

[1] 吳偉明. 集裝箱吊具開閉鎖機構各系統常見故障 [J]. 集裝箱化，2008，19（11）：18-20.

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2021-02-23）