集裝箱岸橋吊具掛艙的原因分析及應(yīng)對(duì)措施

青島前灣智能集裝箱碼頭有限公司　張　衛(wèi)　王培山　王延春　張　鵬

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集裝箱岸橋吊具掛艙的原因分析及應(yīng)對(duì)措施

青島前灣智能集裝箱碼頭有限公司張衛(wèi)王培山王延春張鵬

摘要：集裝箱岸橋在船舶裝卸作業(yè)過(guò)程中，岸橋吊具掛艙事故時(shí)有發(fā)生;瞬間的超負(fù)荷會(huì)對(duì)岸橋的金屬結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)造成損傷，并可能引發(fā)鋼絲繩斷裂、墜箱，甚至橋吊大梁傾覆、司機(jī)室墜落等惡性事故。因此，岸橋制造商和設(shè)備用戶都針對(duì)集裝箱岸橋吊具的掛艙原因及應(yīng)對(duì)措施做了大量的分析和改進(jìn)工作。分析了集裝箱岸橋吊具掛艙的6個(gè)方面原因，提出了2種安全保護(hù)方案。

關(guān)鍵詞：集裝箱岸橋； 吊具掛艙； 掛艙保護(hù)

1前言

集裝箱岸橋吊具掛艙(簡(jiǎn)稱吊具掛艙)統(tǒng)指在集裝箱作業(yè)過(guò)程中，因各種原因造成岸橋吊具在起升過(guò)程中，與固定物(如船艙集裝箱導(dǎo)槽，固定在船上的集裝箱)發(fā)生鉤掛或干涉，造成起升負(fù)荷瞬間嚴(yán)重過(guò)載，對(duì)起升機(jī)構(gòu)和岸橋結(jié)構(gòu)施加巨大過(guò)載沖擊的非正常狀態(tài)[1-2]。

吊具掛艙發(fā)生時(shí)，可大體根據(jù)吊具的帶載情況將掛艙分為4類(lèi)：空載吊具在艙里起升運(yùn)行過(guò)程中，與船艙內(nèi)集裝箱滑道導(dǎo)槽發(fā)生干涉甚至鉤掛；吊具起升時(shí)，吊具下掛載的集裝箱與船艙內(nèi)滑道導(dǎo)槽發(fā)生干涉甚至卡滯；吊具起升時(shí)，吊具下掛載的集裝箱與其他集裝箱的聯(lián)系未脫離引起的掛艙；吊具和吊具下掛載的集裝箱共同引起的掛艙[3-4]。

2集裝箱岸橋吊具掛艙的原因分析

吊具掛艙的發(fā)生是設(shè)備本身、作業(yè)環(huán)境和人為主觀因素疊加作用的結(jié)果，而從設(shè)備本身安全性出發(fā)，特別是隨著碼頭作業(yè)自動(dòng)化程度的進(jìn)一步提高，人為主觀因素得以弱化，有必要針對(duì)全時(shí)作業(yè)環(huán)境下，對(duì)設(shè)備本身引起的吊具掛艙原因加強(qiáng)分析[5-6]。吊具掛艙主要有如下6類(lèi)原因。

2.1吊具原因引起的吊具掛艙

吊具在集裝箱船艙內(nèi)起升運(yùn)行時(shí)，因吊具外周與船艙內(nèi)任何部位發(fā)生鉤掛或卡滯引起的吊具掛艙。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,自身變形老化的吊具或?qū)О遄冃蔚牡蹙?，四角箱體或相應(yīng)機(jī)構(gòu)超出原設(shè)計(jì)包絡(luò)尺寸，或者是吊具的四角導(dǎo)向裝置效能不足，吊具伸縮梁定位不準(zhǔn)或伸縮梁故障移動(dòng)。在作業(yè)環(huán)境惡劣時(shí)，吊具的輕微缺陷得到放大，增加了吊具掛艙的發(fā)生概率，使小概率事件轉(zhuǎn)化為必然事件。

2.2吊具下掛載的集裝箱變形引起的吊具掛艙

變形的集裝箱在集裝箱船舶導(dǎo)槽(包括艙內(nèi)和甲板上的導(dǎo)槽部分)內(nèi)由吊具提升運(yùn)行時(shí)，超出集裝箱原設(shè)計(jì)包絡(luò)尺寸的部分與船舶導(dǎo)槽或鄰近裝置發(fā)生的干涉或鉤掛，增加了吊具掛艙的發(fā)生概率。

2.3船艙導(dǎo)槽變形引起的吊具掛艙

船艙導(dǎo)槽變形破壞了集裝箱或吊具的運(yùn)行軌跡環(huán)境，即使是吊具或集裝箱具備理想的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，也因原運(yùn)行軌跡被變形的導(dǎo)槽突入，變形的導(dǎo)槽與吊具或集裝箱發(fā)生干涉甚至鉤掛卡滯成為必然，這也相應(yīng)地增加了吊具掛艙的發(fā)生概率。

2.4集裝箱船舶傾斜及吊具(或吊具下集裝箱)傾斜引起的吊具掛艙

在集裝箱裝載過(guò)程中，船舶高度和傾斜度處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)，若船纜在潮位變化過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)調(diào)整，船舶的晃動(dòng)傾斜度和船舶在岸橋大車(chē)方向的位移足以累積到與吊具(或吊具下掛載的集裝箱)提升軌跡發(fā)生交叉，以至于造成吊具(或吊具下掛載的集裝箱)在提升過(guò)程中被干涉甚至卡滯；另一方面，集裝箱船舶的船纜緊固合適，但由于吊具(或吊具下掛載的集裝箱)的傾斜同樣造成了提升軌跡與船舶艙位的既定允許軌跡的交叉，也會(huì)發(fā)生類(lèi)似于船舶晃動(dòng)時(shí)的吊具掛艙問(wèn)題，而起重機(jī)自身吊具傾旋角度不合適或者吊具掛載的集裝箱內(nèi)貨物配載不均衡造成的偏載，都會(huì)造成吊具(或吊具下掛載的集裝箱)傾斜。

2.5待提升的集裝箱與船舶或其他集裝箱連接未脫離造成的吊具掛艙

當(dāng)待提升的集裝箱與船上的任何裝置有人為的加固連接時(shí)，在此連接未解除即進(jìn)行提升運(yùn)行，也會(huì)造成吊具掛艙問(wèn)題。

2.6操作人員操作原因引起的吊具掛艙

針對(duì)同等條件下特定的某一作業(yè)，不同的起重機(jī)操作人員以及裝卸輔助配合人員將做出不同的操作反應(yīng)，不同的操作反應(yīng)必將產(chǎn)生不同的操作結(jié)果。

3降低吊具掛艙后對(duì)岸橋結(jié)構(gòu)和相應(yīng)機(jī)構(gòu)沖擊的安全保護(hù)方案

3.1目前采用的比較成熟的掛艙保護(hù)方案

根據(jù)目前的掛艙保護(hù)實(shí)現(xiàn)情況，可大體將相應(yīng)裝置劃分為5個(gè)子模塊，見(jiàn)表1。

把上述模塊搭配組合，經(jīng)過(guò)實(shí)際推廣應(yīng)用，形成了如下比較成熟的應(yīng)用方案。

3.1.1負(fù)荷傳感器+專用掛艙檢測(cè)及信號(hào)生成模塊+電控安全PLC/驅(qū)動(dòng)緊停底層控制

(1)負(fù)荷傳感器采用銷(xiāo)軸式傳感器，可以通過(guò)PLC對(duì)自負(fù)荷傳感器測(cè)得的負(fù)荷值進(jìn)行變化趨勢(shì)判斷，實(shí)現(xiàn)吊具掛艙的預(yù)保護(hù)，結(jié)合專用掛艙檢測(cè)及信號(hào)生成模塊能夠快速準(zhǔn)確地生成掛艙保護(hù)信號(hào)。

(2)掛艙保護(hù)信號(hào)分為3路參與掛艙保護(hù)，一路經(jīng)總線輸入到PLC中，參與邏輯控制，實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)器和緊急制動(dòng)器的抱閘；一路直接接入到變頻器控制板中，自IGBT層停止對(duì)電機(jī)的電流輸入；另外兩路信號(hào)則傳輸?shù)桨踩?jí)I/O模塊中，通過(guò)安全級(jí)工業(yè)總線控制實(shí)現(xiàn)變頻器安全力矩關(guān)斷。

3.1.2 掛艙保護(hù)油缸壓力繼電器(或掛艙保護(hù)油缸壓力傳感器)+電控安全PLC/底層驅(qū)動(dòng)緊?？刂?掛艙保護(hù)油缸被動(dòng)壓縮卸荷

(1)利用機(jī)械觸點(diǎn)式掛艙保護(hù)油缸壓力繼電器或壓力傳感器，通過(guò)檢測(cè)掛艙保護(hù)油缸壓力實(shí)現(xiàn)掛艙保護(hù)信號(hào)的生成和輸出。此種方案若采用機(jī)械式壓力繼電器，掛艙保護(hù)信號(hào)的反應(yīng)時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)。

(2)掛艙保護(hù)信號(hào)同樣分為3路參與掛艙保護(hù)，一路經(jīng)總線輸入到PLC中，參與邏輯控制，實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)器和緊急制動(dòng)的抱閘；一路直接接入到變頻器控制板中，自IGBT層停止對(duì)電機(jī)的電流輸入；另外2路信號(hào)則傳輸?shù)桨踩?jí)I/O模塊中，通過(guò)安全級(jí)工業(yè)總線控制實(shí)現(xiàn)變頻器安全力矩關(guān)斷。

(3)掛艙保護(hù)油缸通過(guò)自我液壓系統(tǒng)控制，在掛艙保護(hù)油缸內(nèi)壓達(dá)到動(dòng)作整定值時(shí)，掛艙保護(hù)油缸卸荷壓縮，降低起升鋼絲繩上載荷。

3.2推薦的岸橋吊具掛艙保護(hù)方案

采用負(fù)荷傳感器+專用掛艙檢測(cè)及信號(hào)生成模塊+電控安全PLC/驅(qū)動(dòng)緊停底層控制+掛艙保護(hù)油缸被動(dòng)壓縮卸荷的方案。此方案綜合了方案3.1.1和方案3.1.2的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高岸橋在設(shè)備本質(zhì)安全方面的掛艙保護(hù)能力。

表1　掛艙保護(hù)裝置比較表

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)集裝箱岸橋吊具掛艙原因的科學(xué)分析，認(rèn)清岸橋掛艙問(wèn)題發(fā)生的原因，利于形成科學(xué)有效的防范和補(bǔ)救措施，以岸橋的掛艙保護(hù)預(yù)防為主，大幅降低發(fā)生掛艙的幾率。即使發(fā)生了不可避免的掛艙問(wèn)題，也能夠及時(shí)中斷掛艙過(guò)程，使掛艙處于可控范圍內(nèi)，從而保證在岸橋作業(yè)過(guò)程中操作人員和岸橋整機(jī)的安全。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]楊冰霜. 岸橋吊具卡槽滯艙事故的預(yù)防與處理[J]. 港口裝卸， 2006(6)：34-36.

[2]符敦鑒主編. 岸邊集裝箱起重機(jī)[M]. 武漢: 湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[3]楊宇華. 岸邊集裝箱起重機(jī)構(gòu)造及維護(hù)手冊(cè)[M]. 武漢: 湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[4]Ing. J. Verschoof著，劉寶靜譯. 起重機(jī)設(shè)計(jì)、使用和保養(yǎng)[M]. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002.

[5]李宗昊. 岸橋掛艙保護(hù)裝置的分析及計(jì)算[J]. 港口裝卸，2011(198)4：25-26.

[6]張燕敏，王 健. 岸邊集裝箱起重機(jī)掛艙保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械，2012(7)：24-27.

Cause Analysis and Remedy of Spreader Snag of Quayside Container Crane

Qingdao Qianwan Intelligent Container Terminal Co., Ltd

ZhangWeiWang PeishangWang YanchunZhang Peng

Abstract:During the handling process of container gantry cranes, spreader snag may occur sometimes.The momentary overload will damage the crane steel structure and run institutions and might cause serious accidents such as wire rope fracture,container falling,girder overthrow and operator cabin falling. Therefore, both gantry crane manufacturers and users have made great effort to analyze the cause of the spreader snag and also have done a lot of improvement. This article analyzes the cause of the spreader snag in 6 aspects,and it proposes two kinds of safety protection schemes.

Key words:container gantry crane; spreader snag; spreader snag protection

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.015

收稿日期：2015-11-20

張衛(wèi)： 266000，山東省青島市保稅區(qū)同江路567號(hào)