卡爾瑪正面吊與振華吊具匹配的優(yōu)化

摘要：介紹了振華吊具在卡爾瑪正面吊上使用的背景，分析了要解決的問(wèn)題，并據(jù)此提出了優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：振華吊具;正面吊;BROMMA吊具;伺服系統(tǒng);控制系統(tǒng)

0? ? 引言

正面吊運(yùn)起重機(jī)最為受力的部件莫過(guò)于吊具及“T”型筒的末端，我司第一批整機(jī)進(jìn)口的卡爾瑪DC4160型正面吊（以下簡(jiǎn)稱“正面吊”）已服役十余載，在日常設(shè)備檢查中發(fā)現(xiàn)多處開(kāi)裂，已沒(méi)有修復(fù)的價(jià)值，但根據(jù)集團(tuán)的戰(zhàn)略部署，我司只能配備上海振華吊具以代替全進(jìn)口的BROMMA吊具，然而振華吊具用在正面吊上或許技術(shù)不太成熟，在作業(yè)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)吊具無(wú)法動(dòng)作的現(xiàn)象，非常影響作業(yè)安全。為此，我司對(duì)振華吊具控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)改變吊具終端油路和電路控制系統(tǒng)，以最經(jīng)濟(jì)、最有效的方式實(shí)現(xiàn)了振華吊具與正面吊匹配的優(yōu)化，從而做到了水平運(yùn)輸?shù)奶豳|(zhì)升效，降低了設(shè)備故障率，保證了安全生產(chǎn)。

1? ? 振華吊具在卡爾瑪正面吊上使用的背景

我司港口之前配備了整機(jī)全進(jìn)口的卡爾瑪DC4160RS型正面吊，隨著生產(chǎn)任務(wù)的加重，經(jīng)過(guò)多年使用，正面吊逐步進(jìn)入了維修期，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足公司重箱吊裝作業(yè)的現(xiàn)狀需求，吊具的疲勞開(kāi)裂作為正面吊易損件的硬傷，也給設(shè)備管理帶來(lái)了一定的困難。

我司第一臺(tái)配備振華吊具的正面吊，由于吊具廠家設(shè)計(jì)的不全面，剛剛投入生產(chǎn)時(shí)就出現(xiàn)了較大的問(wèn)題：在正面吊待機(jī)狀態(tài)時(shí)，吊具會(huì)把液壓泵輸入到吊具的多余液壓油通過(guò)吊具自身泄壓閥進(jìn)行調(diào)整回油泄壓，以保持吊具液壓系統(tǒng)140 kg的壓力，即只要正面吊一啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，不管吊具是否有動(dòng)作指令，吊具液壓油路均維持在140 kg的工作壓力。然而這在吊具投入生產(chǎn)一段時(shí)間后便出現(xiàn)問(wèn)題：吊具泄壓閥由于設(shè)計(jì)需要保持140 kg壓力而長(zhǎng)時(shí)間工作，導(dǎo)致液壓油溫度升高;發(fā)動(dòng)機(jī)由于液壓泵的持續(xù)作業(yè)也出現(xiàn)油耗增加;在起吊重箱時(shí)因一部分動(dòng)力流失到液壓泵去高壓供給吊具作業(yè)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足。但真正影響最大的是泄壓閥由于長(zhǎng)時(shí)間工作，其壓力調(diào)整彈簧的彈簧力一定程度上有所減弱，使用一段時(shí)間后易出現(xiàn)吊具工作速度慢、壓力低的停機(jī)故障，我司技術(shù)部只能通過(guò)頻繁預(yù)緊彈簧壓力來(lái)調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力，以維持吊具的正常工作。這樣不僅對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)造成了停機(jī)影響，還非常不利于安全作業(yè)。

2? ? 要解決的問(wèn)題

我司多次將以上問(wèn)題反饋給上海振華吊具專(zhuān)家，對(duì)吊具出現(xiàn)的“水土不服”現(xiàn)象，專(zhuān)家組先后到我司現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了研判，但始終無(wú)法得出解決方案。此次吊具問(wèn)題由于一直在與廠家協(xié)調(diào)已耗費(fèi)將近兩周時(shí)間，加上正面吊供應(yīng)不足以滿足現(xiàn)場(chǎng)水平運(yùn)輸需求，又出現(xiàn)這種停機(jī)時(shí)間無(wú)法預(yù)估的緊急情況，我司領(lǐng)導(dǎo)多次催促?gòu)S家，但上海振華吊具卻搪塞“廠家設(shè)計(jì)部門(mén)還沒(méi)有找到解決該問(wèn)題的辦法，目前還無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題，請(qǐng)我們耐心等待”。

我司多部門(mén)經(jīng)聯(lián)合商討，認(rèn)為該現(xiàn)象應(yīng)該是由振華吊具液壓油路故障引起的，所以我司技術(shù)部提出改進(jìn)方案如下：在吊具不工作時(shí)通過(guò)液壓回路進(jìn)行直接泄壓，把液壓油返回到液壓油箱，從而有效避免吊具長(zhǎng)時(shí)間保持140 kg的工作壓力，降低液壓油溫升，同時(shí)也降低發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)功損耗，保護(hù)液壓回路油管。

但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試用后，又延伸出了一個(gè)新問(wèn)題：振華吊具經(jīng)常無(wú)故出現(xiàn)當(dāng)伸縮6.67～13.33 m（20～40尺）時(shí)無(wú)法接受指令或有指令但反應(yīng)速度非常緩慢以致無(wú)法正常作業(yè)的現(xiàn)象。這樣看來(lái)，顯然我們還是沒(méi)能充分考慮到正面吊控制吊具的實(shí)際工作工況。據(jù)此，我們重新搞清楚了正面吊電路控制和液壓控制的來(lái)龍去脈，去粗取精，剖析簡(jiǎn)化，對(duì)我司第一臺(tái)振華吊具的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，填補(bǔ)了我司在修復(fù)國(guó)產(chǎn)振華吊具方面的空白，提高了我司正面吊在實(shí)際場(chǎng)景中的適應(yīng)性。

3? ? 提出優(yōu)化方案

為了盡快落實(shí)振華吊具在我司正面吊上應(yīng)用的匹配度問(wèn)題，我們首先必須了解正面吊對(duì)BROMMA吊具進(jìn)行控制的液壓系統(tǒng)及其控制原理、控制方式。簡(jiǎn)單梳理正面吊吊具控制的基本原理如下：司機(jī)在駕駛室控制操縱手柄，給吊具電腦發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，此時(shí)機(jī)車(chē)電源就會(huì)經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)，給吊具電腦一個(gè)信號(hào)通知，然后吊具電腦通過(guò)指令動(dòng)作電磁閥，從而使吊具液壓泵到執(zhí)行部位之間的油路相通，完成一個(gè)指令的操作實(shí)現(xiàn)。了解正面吊對(duì)BROMMA吊具的控制原理之后，我們把振華吊具液壓系統(tǒng)的控制原理、控制方式與之進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)卡爾瑪正面吊控制吊具的原理與振華吊具液壓系統(tǒng)不一樣。

BROMMA吊具的液壓系統(tǒng)由主供油回路（工作回路）和伺服回路（控制回路）組成，而振華吊具的液壓系統(tǒng)沒(méi)有伺服回路（控制回路），直接由主供油回路（工作回路）實(shí)現(xiàn)液壓回路的工作。BROMMA吊具的主供油回路常態(tài)是直接泄壓，吊具的液壓系統(tǒng)在工作時(shí)是電控信號(hào)先驅(qū)動(dòng)伺服回路的液壓回路，從而打開(kāi)主供油回路使吊具動(dòng)作，同時(shí)用伺服回路的液壓回路切換主供油回路，使主供油回路的工作壓力為140 kg壓力。振華吊具的液壓系統(tǒng)沒(méi)有伺服回路（控制回路），只使用主供油回路（工作回路），那么我們只要讓振華吊具的液壓系統(tǒng)在工作時(shí)用電控信號(hào)直接控制主供油回路，直接驅(qū)動(dòng)吊具動(dòng)作即可;另外，電控信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)電磁閥，將主供油回路由直接泄壓切換到140 kg的泄壓閥，使主供油回路工作在140 kg的吊具工作壓力下，使吊具正常工作。

之前振華吊具出廠設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有全面考慮匹配不同類(lèi)型正面吊的控制方式，不清楚卡爾瑪正面吊控制BROMMA吊具的電控信號(hào)是采用比例閥控制的，卡爾瑪正面吊的電控信號(hào)首先由控制手柄輸出一個(gè)微電流控制信號(hào)給控制器，再由控制器輸出一個(gè)可變流控制電源直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)吊具的有效可變速控制，由于可變流控制電源是采用直流斬波實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制，因此輸出的平均電壓就隨著控制電流的變化而變化，輸出電壓在4～24 V的范圍變化。振華吊具主供油回路切換電磁閥的控制繼電器直接取用可變流控制電源，當(dāng)可變流控制電源輸出電壓低于繼電器的額定電壓24 V時(shí)，切換電磁閥的控制繼電器不能可靠工作，電磁閥無(wú)法正常切換主供油回路，使得吊具動(dòng)作時(shí)電磁閥沒(méi)有準(zhǔn)確切換主供油回路，就出現(xiàn)了振華吊具經(jīng)常無(wú)動(dòng)作或速度非常慢、無(wú)法正常工作的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)對(duì)振華吊具和卡爾瑪正面吊控制兼容問(wèn)題的反復(fù)研究和討論，提出電氣優(yōu)化方案，以適應(yīng)卡爾瑪正面吊對(duì)吊具的控制信號(hào)，對(duì)振華吊具的具體改進(jìn)如下：利用原有電控箱，將原來(lái)用來(lái)切換轉(zhuǎn)換閥的繼電器全部拆掉，利用原有電纜電路，通過(guò)6個(gè)二極管組成邏輯電路，代替原來(lái)用來(lái)切換轉(zhuǎn)換閥的繼電器，使得每一個(gè)吊具的控制信號(hào)都有一個(gè)相應(yīng)的輸出信號(hào)用，該輸出信號(hào)電壓是變流控制電源驅(qū)動(dòng)電磁閥時(shí)所產(chǎn)生的相應(yīng)有效電壓，該輸出信號(hào)電壓值為由低到高從直流4 V到24 V變化，以此直流電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)一個(gè)固體繼電器，該固體繼電器的輸入端采用的是直流3～36 V電壓信號(hào)控制，完全適應(yīng)卡爾瑪正面吊的控制信號(hào)，輸出直流24 V電源直接驅(qū)動(dòng)切換電磁閥，使得振華吊具每一個(gè)動(dòng)作時(shí)電磁閥都能準(zhǔn)確切換主供油回路，讓吊具的主供油回路保持140 kg工作壓力，吊具有足夠的壓力推動(dòng)每一個(gè)動(dòng)作。在沒(méi)有吊具控制信號(hào)時(shí)固體繼電器的輸入端沒(méi)有直流電壓信號(hào)，固體繼電器的輸出端停止輸出直流24 V電源，切換電磁閥保持常態(tài)，讓吊具的主供油回路直接泄壓。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

振華吊具經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)后，控制工作正常，吊具機(jī)構(gòu)動(dòng)作準(zhǔn)確到位，避免了吊具主供油液壓回路長(zhǎng)時(shí)間保持140 kg工作壓力，減少了液壓油溫度升高對(duì)密封件的損壞，一定程度上也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作油耗，同時(shí)降低了發(fā)動(dòng)機(jī)功率損耗，而且對(duì)液壓系統(tǒng)油管也起到了很好的保護(hù)作用。

本文所述只是正面吊吊具改造的一個(gè)示例，在我司正面吊資源有限的情況下，充分發(fā)揮工匠精神，不僅能夠優(yōu)化振華吊具的維修方式，還可以給維修人員帶來(lái)方便，降低維修成本，減少物資存庫(kù)資金，不斷提高設(shè)備管理的可控率。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張志偉.集裝箱正面吊維修中的常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].工程機(jī)械與維修，2014（4）：163.

[2] 陳志源.卡爾瑪正面吊原理與分析[Z]，2015.

[3] 任振輝，馬永鵬，劉軍.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2008.

[4] 上海港機(jī)重工.電氣工藝安裝規(guī)范[Z]，2013.

收稿日期：2020-03-23

作者簡(jiǎn)介：張煒楠（1989—），男，廣東汕頭人，助理工程師，研究方向：港口設(shè)備。