集裝箱吊具電動型與液壓型優劣分析

管通會

摘? 要：本文主要從工作原理、工況、能耗、維保與管理、應用現狀與發展趨勢等方面分析了集裝箱吊具電動型與液壓型的優劣。最終得出結論：在RTG等使用固定導板情況下，使用電動型吊具具有絕對的優勢，當在岸橋等碼頭前沿設備上需要使用活動導板的情況下，電動型吊具仍然存在技術難題，那就是對導板的控制效果不好，這也是造成岸橋等需要活動導板的設備上不能成功普及電動型吊具的原因。

關鍵詞：集裝箱 電動吊具 液壓吊具

1 引言

集裝箱吊具是岸橋、場橋、門機等集裝箱起重機的核心部件，吊具的各項性能直接影響著起重機裝卸效率。目前市面上應用的集裝箱吊具按照驅動方式分為兩大類：液壓型吊具和電動型吊具。北部灣港北海碼頭鐵山港區RTG上2017年開始使用上海振華制造的集裝箱全電動型吊具。實踐證明，不論液壓型吊具還是電動型吊具，吊具的故障要占整臺起重機所有故障的 50%以上，隨著國際物流集裝箱化，集裝箱吊具得到廣泛應用，因此，對集裝箱吊具的質量、經濟性、穩定性等要求越來越高，分析電動型和液壓型集裝箱吊具的優劣十分必要。本文主要從兩者工作原理、工況、能耗、維保與管理、應用現狀與發展趨勢等方面分析了集裝箱吊具電動型與液壓型的優劣分析。

2 工作原理

2.1 液壓型吊具的工作原理

液壓型吊具一般采用一臺7.5KW的三相交流異步電動機驅動吊具上的油泵，由油泵帶動減速箱進行傳動使主油路產生一定壓力，一般為10MP，壓力油通過管路分配閥分到各個執行機構，再由電磁閥的得電與失電控制油路開閉，從而觸發吊具20英尺、40英尺及45英尺的伸縮、開閉鎖、導板各執行機構工作。

2.2 電動型吊具的工作原理

電動型吊具取消了傳統的液壓型吊具上的液壓系統，以電動驅動方式實現吊具20英尺、40英尺、45英尺的伸縮、開閉鎖等功能。吊具上共裝有3臺電機，其中 1臺約4KW的電機用于帶動減速箱，通過驅動鏈條實現吊具伸縮，其余2臺約0.5KW的小型電機分別安裝在吊具兩側端梁，通過電動推桿執行開閉鎖動作。駕駛室司機發出操作指令后，通過吊具上繼電器和接觸器的通斷來控制各個機構的電機啟停，再由電機通過減速箱或者電動推桿驅動鏈條或連桿，使吊具實現20英尺、40英尺、45英尺伸縮和開閉鎖動作。

3.吊具工況分析

3.1液壓型吊具工況

為了滿足生產需要，每個安班時間內，液壓型吊具的油泵電機一般常開。雖然部分吊具在節能方面做了優化，比如設置當吊具無任何動作時間超過5分鐘，吊具油泵電機會自動切斷電源，油泵停止運轉。但在實際應用中，連續5分鐘吊具無任何動作畢竟還是少數情況。因此，液壓型吊具的電機幾乎安班時間內都在運行。

3.2電動型吊具工況

電動型吊具只有在司機發出操作指令的時候，相應的電機才處于短暫的工作狀態，作業間隙時間幾乎不產生電耗。吊具伸或縮動作時間大約20秒/次，即伸縮電機單次工作時間;開閉鎖動作時間大約1秒/次，即開閉鎖電機單次工作時間。

4. 能耗分析

不論液壓型吊具還是電動型吊具，吊具上的能耗絕大部分是電機的電耗，因此以下針對兩者的電機電耗進行分析。

4.1 液壓型吊具的電耗

由于液壓型吊具的電機幾乎是一直在運行的，以 1臺7.5KW電機驅動的液壓型吊具每天利用率50%、工作12小時計算，電機耗電90kWh。每年單臺液壓型吊具電機的耗電量約為32850kWh。

4.2 電動型吊具的電耗

由于電動型吊具只有在司機發出操作指令的時候，相應的電機才處于短暫的工作狀態。 以1臺電動型吊具采用 4kW電機作為伸縮機 構的動力源，兩側端梁均采用 0.5kW的電機作為開閉鎖機構的動力源為例。從碼頭實際裝卸情況看，45英尺吊具幾乎不用，在此忽略，按照從20英尺到40英尺的伸出時間約為 20秒，裝卸一個自然箱，包括部分無效的開閉鎖在內，開鎖閉鎖的合計時間按照4秒算，按照一臺設備利用率50%，效率25自然箱/小時計算，一臺設備一年作業109500自然箱。結合實際吊裝，其中大約40%的自然箱需要操作吊具伸縮，則4KW電機一年工作時間為：109500*40%*20秒=243小時。開閉鎖電機一年工作時間為：109500*4秒=122小時。整臺電動型吊具一年電耗為：4*243+2*0.5*122=1094（kwh）。

4.3電耗對比小結

由以上計算可得電動型吊具的電耗僅僅為液壓型吊具的3.33%。說明電動型吊具在能耗方面具有絕對優勢。 以一個普通碼頭30臺RTG采用電動型吊具，電價1元/kwh計算，僅吊具電耗這一項就能節省約95萬元/年。實際上由于電動型吊具上沒有液壓系統，就沒有液壓站、液壓泵、各種分配閥、油管等笨重的部件，比液壓型吊具要輕1噸以上，起吊相同的集裝箱，采用電動型吊具情況下起升電機消耗電量比液壓型吊具情況下更少。

5 維保與管理分析

5.1 液壓型吊具維保與管理

液壓型吊具缺點：①吊具上安裝了液壓站，每年需更換抗磨液壓油，每次更換費用數千元。②油管、接頭、油泵、油缸、各種閥、油馬達等液壓件多易損，且很多零件通用性差采購困難，尤其液壓油管容易爆裂漏油，更換一根油管約數百元，而油管長度大小不一，需要定制，因某根油管爆裂導致缺配件停機時有發生。③由于容易出現漏油機容機貌差，維保人員需要經常清潔衛生，大大增加工作量，同時也污染環境。④系統結構相對復雜，故障點不清晰，維修難度大時間長。⑤液壓回路內泄，導致壓力不足動作不到位等故障頻繁。⑥換下來的液壓油、油管需請專業機構處理以免污染環境，管理困難。⑦易受環境溫度變化影響，出現反應遲緩現象。⑧工作噪聲大

液壓型吊具優點：目前應用廣泛，可用于所有集裝箱吊具。

5.2 電動型吊具維保與管理

電動型吊具沒有液壓系統，因此不會出現以上液壓型吊具缺點。日常潤滑保養相對簡單，開閉鎖、鏈條、伸縮等機構加注潤滑脂，電動型吊具故障跟液壓型吊具比除了液壓系統外的故障是一樣的，主要集中在檢測不到限位開關反饋信號，容易檢修，更換配件時間短，通用性強配件采購容易。電動吊具采用機械傳動，對環境溫度變化影響不明顯，溫差范圍大，適應性強。由此可見，電動型吊具在維保管理方面具有絕對的優勢。

6.應用現狀與發展趨勢分析

自從2000年開始，部分碼頭開始使用全電動型吊具以來，在RTG、RMG等使用固定導板情況下，電動型吊具已經非常成熟可靠，已經是不二的選擇。當在岸橋等碼頭前沿設備上需要使用活動導板的情況下，電動吊具仍然存在技術難題，那就是對導板的控制效果不好，這也是造成岸橋上不能成功普及電動型吊具的原因。雖然全電動型吊具在岸橋上應用尚且不是非常成熟，但是基于其優點所主導的發展方向[1]，目前國內已經有越來越多的碼頭在岸橋上改造液壓吊具。摒棄液壓吊具缺陷，保留優點，即保留液壓系統僅供吊具上活動導板的驅動用，將吊具開閉鎖、伸縮改造為電動。從長遠考慮，一臺集裝箱吊具電動化改造大約15萬元，改造后大大降低了故障率和維護成本，電動化改造意義重大。

7. 結束語

通過上述幾方面的比較和分析，電動型吊具除了導板控制不太理想外，在能耗、維護難度及成本、故障率、機容機貌、環保等各方面全部優于液壓型吊具，在科學技術突飛猛進的今天，相信全電動吊具完全能替代液壓型吊具應用于所有集裝箱起重機上。

參考文獻

[1]高愛輝 李國偉 劉森 劉強 田永亮. 單箱液壓吊具電動化改造[J]. 唐山港國際集裝箱碼頭有限公司， 2016.

[2]徐聰.液壓型集裝箱吊具的電動化改造應用[J]. 阿特拉斯科普柯（中國）礦山與建筑設備貿易有限公司， 2017.

[3]孫偉青.淺談集裝箱電動吊具與液壓吊具的區別[J]. 港口科技， 2010.