岸橋吊具電纜卷盤(pán)優(yōu)化升級(jí)方法的探討

潘衛(wèi)華 吳偉明

 （廣州港南沙港務(wù)有限公司 工程技術(shù)部，廣東 廣州 511462）

摘要：針對(duì)岸橋老式吊具電纜卷盤(pán)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，探討新型吊具電纜卷盤(pán)系統(tǒng)改造的可行性，介紹升級(jí)改造工藝，最終達(dá)到有效降低其故障率的目的。

關(guān)鍵詞：岸橋；吊具電纜卷盤(pán)；技術(shù)；改造

Research For The Methord Of Upgrading The Quayside Crane Spreader Cable Reel

Pan WeiHua  Wu WeiMing

Nansha Stevedoring CO.,LTD.Of GuangZhou Port.

Abstract: It explores the feasibility of upgrading a new model of Quayside crane spreader cable reel to reduce the failure rate,and provides an example.

Keywords: Quayside Crane; spreader cable reel; technique; upgrade

0. 引言

岸橋吊具電纜卷盤(pán)是岸橋運(yùn)動(dòng)最頻繁的系統(tǒng)之一，它隨起升動(dòng)作而動(dòng)，隨著設(shè)備老化，其故障率逐漸升高，通過(guò)新技術(shù)的引入，對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，是降低該系統(tǒng)故障率的重要手段。

1. 系統(tǒng)介紹及故障表現(xiàn)

岸橋吊具電纜驅(qū)動(dòng)方式主要有兩種，一是采用儲(chǔ)纜筐方式，二是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷盤(pán)方式。儲(chǔ)纜筐方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是會(huì)受到風(fēng)力、司機(jī)操作技術(shù)、安裝扭矩等因素影響，作業(yè)過(guò)程中電纜有時(shí)會(huì)打結(jié)、出筐，出筐后的電纜可能會(huì)卡住集裝箱、吊具等部位，有損傷、拉斷電纜風(fēng)險(xiǎn)。2000年后岸橋生產(chǎn)廠家陸續(xù)采用電動(dòng)電纜卷盤(pán)方式，相對(duì)于儲(chǔ)纜筐，電動(dòng)電纜卷盤(pán)避免了打結(jié)、出框等情況，有效地保護(hù)了電纜，但其驅(qū)動(dòng)方式，經(jīng)過(guò)多年使用，則容易出現(xiàn)以下幾種常見(jiàn)問(wèn)題：

（1）老式吊具電纜卷盤(pán)采用電機(jī)+磁滯聯(lián)軸器的形式。電機(jī)高負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后故障表現(xiàn)為：電機(jī)鍵槽容易磨損，電機(jī)繞組相間短路、對(duì)地短路，電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)等故障。

（2）老式吊具電纜卷盤(pán)使用獨(dú)立PLC，未直接進(jìn)入主PLC。控制方式、通訊方式分散，中間環(huán)節(jié)過(guò)多，故障點(diǎn)多，故障排除時(shí)間長(zhǎng)。

（3）磁滯聯(lián)軸器力矩調(diào)整難以量化，要調(diào)整到讓電纜不松不緊難度較大，力矩?zé)o論偏大或偏小，都容易對(duì)電纜造成傷害。

（4）磁滯+變頻驅(qū)動(dòng)“軟連接”的工作特性，上升下降切換過(guò)程中，電纜很容易形成“魚(yú)鉤狀”（見(jiàn)圖1），容易對(duì)電纜造成沖擊，長(zhǎng)期運(yùn)行電纜可能會(huì)被拉斷，斷纜一般集中在吊具上架緩沖器處（見(jiàn)圖2、3）。

圖1 吊具電纜在緩沖器上方處“魚(yú)鉤狀“          圖2 電纜在緩沖器上方斷裂      

2.改造技術(shù)探討

隨著老式吊具電纜卷盤(pán)故障率的上升，為了有效地保護(hù)吊具電纜，延長(zhǎng)其使用壽命，“全變頻驅(qū)動(dòng)”吊具電纜卷盤(pán)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，國(guó)內(nèi)新出廠岸橋逐步采用此方式。

“全變頻驅(qū)動(dòng)”吊具電纜卷盤(pán)工作原理：全變頻驅(qū)動(dòng)吊具電纜卷筒采用的是速度控制、力矩限幅的控制模式，主要由變頻調(diào)速電機(jī)、制動(dòng)器、減速箱、卷筒、編碼器等組成。變頻器讀取岸橋吊具實(shí)時(shí)高速、速度兩路數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，輸出一定的扭矩和轉(zhuǎn)速，并通過(guò)電機(jī)尾端的編碼器形成閉環(huán)控制。隨著起升高度和速度的變化，速度和扭矩也不斷變化，保證電纜能跟吊具速度，減少電纜收到?jīng)_擊，延長(zhǎng)電纜使用壽命。全變頻驅(qū)動(dòng)對(duì)比變頻+磁滯驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有下列幾個(gè)方面（參見(jiàn)表1）：

（1）電纜受到的力矩可變的。而變頻+磁滯驅(qū)動(dòng)方式，磁滯聯(lián)軸器所傳遞的扭矩是永磁盤(pán)與感應(yīng)盤(pán)間的磁滯力矩，當(dāng)磁盤(pán)間隙一定時(shí)該力矩為恒定值。

（2）電纜的跟隨效果好。由于磁滯聯(lián)軸器的“軟連接”特性，在高速下降起升切換過(guò)程中，電纜跟隨效果肯定不如彈性聯(lián)軸器硬連接的全變頻驅(qū)動(dòng)。

（3）電機(jī)采用單臺(tái)臥式安裝固定底座上，整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。

（4）吊具緩沖器上新增限位開(kāi)關(guān)，掛艙時(shí)，一旦吊具緩沖器超出其最大緩沖距離，限位開(kāi)關(guān)觸發(fā)，吊具電纜電機(jī)緊停。

（5）全變頻驅(qū)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)電纜速度控制+力矩限幅，保證電纜的跟隨性和受到張力。

（6）維護(hù)量小、易損件少了，維護(hù)費(fèi)用降低。變頻+磁滯驅(qū)動(dòng)方式，磁滯聯(lián)軸器由于傳遞扭矩大，生產(chǎn)的熱量大，如維護(hù)不當(dāng)，軸承很容易損壞。

表1變頻+磁滯驅(qū)動(dòng)與全變頻驅(qū)動(dòng)比較

3.改造工藝實(shí)例

如前文所述，“全變頻驅(qū)動(dòng)”吊具電纜卷盤(pán)能避免老式吊具電纜卷盤(pán)的問(wèn)題，在新出廠岸橋上已經(jīng)得到應(yīng)用，老式吊具電纜卷盤(pán)亦可以因地制宜進(jìn)行升級(jí)改造，一般有兩種方式：一是推到重建，將原有吊具電纜卷盤(pán)系統(tǒng)拆除，安裝新的電機(jī)、減速箱及卷盤(pán)總成，改造較徹底，但成本高。二是保留可利用的部件，如減速箱，卷盤(pán)，在老減速箱上安裝新的電機(jī)及制動(dòng)器，優(yōu)點(diǎn)是成本低，但須保證減速箱的可靠性。下面介紹一則改造實(shí)例，供參考：

（1）拆除電纜卷盤(pán)，有效綁扎，保留，電纜拆線；

（2）更換新的減速箱，做好新減速箱的排裝；

（3）新減速箱應(yīng)預(yù)留獨(dú)立電機(jī)及制動(dòng)器安裝孔，減速箱低速軸安裝法蘭應(yīng)與舊卷盤(pán)一致；

（4）安裝變頻電機(jī)及制動(dòng)器，電機(jī)尾端配有增量編碼器；

（5）將舊電纜卷盤(pán)安裝到新減速箱上，穿電纜；

（6）新滑環(huán)箱接線；

（7）取消原吊具電纜卷盤(pán)PLC和變頻器，新增和主PLC系統(tǒng)兼容的變頻器，將現(xiàn)有吊具卷盤(pán)I/O直接接入主PLC系統(tǒng)；

（8）增加通訊模塊，保證卷盤(pán)變頻器直接和主PLC系統(tǒng)通訊，將所有邏輯程序?qū)懺谥?span>PLC中，方便維修時(shí)聯(lián)機(jī)和查找故障。

（9）增加電機(jī)增量編碼器線路。

（10）更換新的吊具電纜緩沖器，增加緩沖器限位保護(hù)開(kāi)關(guān)線路。

（11）所有機(jī)械電氣安裝結(jié)束后，進(jìn)行程序測(cè)試，試運(yùn)行。

圖3 改造后的全變頻閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)方式

4.總結(jié)

     隨著集裝箱化的進(jìn)程，岸橋及自動(dòng)吊具在過(guò)去10年已經(jīng)普及使用，吊具電纜卷盤(pán)，作為岸橋起升機(jī)構(gòu)一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，使用頻繁，近年大多老式吊具電纜卷盤(pán)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入疲勞期，重復(fù)性故障維修給碼頭成本及設(shè)備故障率帶來(lái)較大影響，本文介紹的“全變頻驅(qū)動(dòng)”改造是較為妥善的解決方法之一，值得廣大設(shè)備管理者參考。

第一作者簡(jiǎn)介：

姓名：潘衛(wèi)華      性別：男

職稱:工程師  

從事工作：港口機(jī)械設(shè)備管理

工作單位：廣州港南沙港務(wù)有限公司工程技術(shù)部

電話：020-34660621

E-MAIL: panwh@gnict.com

第二作者簡(jiǎn)介：

姓名：吳偉明      性別：男

職稱:港口機(jī)械工程師  

從事工作：港口機(jī)械設(shè)備管理

工作單位：廣州港南沙港務(wù)有限公司工程技術(shù)部

電話：020-34660836

E-MAIL: wuwm@gnict.com

本論文獲得2018年中國(guó)港口協(xié)會(huì)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)，已發(fā)表于《港口科技》2018年第10期。