集裝箱空箱堆高機吊具自動側(cè)移故障及其解決途徑

陳陽鋒 樓桂龍

據(jù)統(tǒng)計，2019年全球前100位港口集裝箱吞吐量超過6.0億TEU，其中：我國港口集裝箱吞吐量占比超過40%，達到2.6億TEU。在規(guī)模巨大的集裝箱作業(yè)量中，空箱作業(yè)量約占35%，其中絕大部分依靠集裝箱空箱堆高機（以下簡稱“堆高機”）完成。在我國主要沿海集裝箱港口，堆高機與橋吊的比例接近1∶1;此外，堆高機還廣泛應用于港外集裝箱堆場、鐵路中轉(zhuǎn)場地等，是集裝箱生產(chǎn)作業(yè)鏈中的主要設(shè)備之一。據(jù)行業(yè)測算，未來5年全球堆高機市場需求增長率仍將維持在10%以上，除傳統(tǒng)的燃油機型外，還將陸續(xù)出現(xiàn)電動堆高機、遠控堆高機等新一代產(chǎn)品。隨著堆高機產(chǎn)品技術(shù)集成度和智慧化程度越來越高，設(shè)備維保要求也日益提高。吊具自動側(cè)移故障是堆高機作業(yè)過程中出現(xiàn)較多的疑難故障之一。本文以寧波梅山島國際集裝箱碼頭有限公司（以下簡稱“梅山島集裝箱碼頭”）為例，在分析該碼頭公司堆高機吊具自動側(cè)移故障原因的基礎(chǔ)上，提出故障解決方案。

1 堆高機吊具自動側(cè)移故障現(xiàn)象

梅山港區(qū)是寧波舟山港的核心港區(qū)之一，規(guī)劃建設(shè)10個集裝箱泊位，目前已有5個泊位投入生產(chǎn)，2019年集裝箱吞吐量超過480萬TEU。梅山港區(qū)共配備堆高機24臺，涵蓋DCE、DCF、DCT和DCU系列，其中，后三者高度集成機械、電氣、液壓等功能，加入更多控制單元和傳感器，以實時監(jiān)控和反饋發(fā)動機、變速箱和液壓電氣系統(tǒng)參數(shù)，從而在出現(xiàn)重大故障時實施斷電或熄火保護。液壓系統(tǒng)實現(xiàn)壓力、流量、溫度和速度實時控制功能，不僅有利于提高堆高機工作可靠性和工作效率，而且有助于提升整車作業(yè)安全性和司機操作體驗感。

自2019年開始，梅山島集裝箱碼頭9號堆高機在作業(yè)過程中出現(xiàn)吊具自動向右側(cè)移動故障，司機通過操作手柄無法控制吊具停止側(cè)移，只能強制熄火，待重新啟動后故障消失。該故障為偶發(fā)性故障，每1～2個月發(fā)生1次，吊具側(cè)移速度時快時慢，給生產(chǎn)作業(yè)帶來重大安全隱患。經(jīng)調(diào)查，該故障首次出現(xiàn)時吊具工作時長為。設(shè)備生產(chǎn)廠家多次排查均無法確定故障點，且在設(shè)備長時間模擬測試中也并未出現(xiàn)該故障;因此，該故障被列為堆高機疑難故障之一。

2 堆高機吊具自動側(cè)移故障原因及解決思路

2.1 吊具側(cè)移控制原理

如圖1所示，堆高機吊具側(cè)移控制原理如下：堆高機司機通過控制側(cè)移控制桿發(fā)出側(cè)移控制指令，側(cè)移控制桿的機械行程帶動滑動變阻器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬏數(shù)今{駛室控制單元，再由駕駛室控制單元分別向車架控制單元和屬具控制單元發(fā)出側(cè)移信號;車架控制單元和屬具控制單元收到側(cè)移信號后向主泵電磁閥和側(cè)移電磁閥發(fā)出電信號;側(cè)移電磁閥里的電磁線圈通電后產(chǎn)生磁性吸住電磁閥里的閥芯，主泵電磁閥電信號轉(zhuǎn)變成液壓信號使液壓油泵工作;屬具控制閥為側(cè)移油缸供油，實現(xiàn)側(cè)移油缸往復運動（向有桿腔運動或無桿腔運動）。

2.2 吊具自動側(cè)移解決思路

由吊具側(cè)移控制原理可知，電氣控制最終通過控制電磁線圈得電實現(xiàn)，而液壓系統(tǒng)的執(zhí)行部件為電磁閥閥芯和液壓油缸;因此，吊具自動側(cè)移故障實為電氣、液壓綜合性故障。鑒于此，排查重點鎖定電氣控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，以電磁閥為節(jié)點，分析電氣控制系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，確定故障類型（電氣故障或液壓故障），再根據(jù)系統(tǒng)故障分布點快速查找故障原因。為了掌握堆高機故障分布點，有必要實施“一機一檔”方案，以積累堆高機日常作業(yè)數(shù)據(jù)，建立堆高機故障分布點模型。

3 堆高機吊具自動側(cè)移故障解決途徑

3.1 液壓故障排查

（1）對調(diào)堆高機吊具液壓系統(tǒng)左右側(cè)移電磁閥，排查側(cè)移電磁閥;但在實際作業(yè)過程中吊具自動側(cè)移故障仍然存在，由此可以排除電磁閥故障。

（2）堆高機啟動后，液壓系統(tǒng)備壓3 MPa，以便快速響應司機操作指令;因此，電磁閥閥芯發(fā)卡可能會導致吊具自動側(cè)移。拆出側(cè)移閥芯，觀察閥芯表面無明顯劃痕，測試閥芯與閥體運動無發(fā)卡現(xiàn)象，說明閥芯和閥體無故障。

（3）堆高機側(cè)移油缸為雙作用單活塞式液壓缸（見圖2），右側(cè)移即活塞從有桿腔向無桿腔運動。根據(jù)帕斯卡定律，缸體產(chǎn)生的線性壓力取決于系統(tǒng)流體壓力與活塞有效面積的乘積，由此排除側(cè)移油缸密封件損壞導致側(cè)移故障。

3.2 電氣故障排查

由圖3可見，堆高機吊具側(cè)移控制手柄的核心是滑動變阻器，堆高機司機通過左右滑動變阻器改變電阻來控制進入控制單元的電壓，從而使控制單元發(fā)出側(cè)移指令。由圖4（a）可見，側(cè)移控制手柄的中位電壓為2.46 V，其在動作過程中的最大電壓為5.0 V，最小電壓為0.5 V，其中，最小電壓是手柄與司機室控制單元的通信電壓。側(cè)移控制手柄在動作過程中電壓變化靈敏，由此可以排除控制手柄電氣故障。從堆高機側(cè)移電磁閥故障診斷單（見圖4（b））可以看出，電磁閥額定電流和電磁閥實際電流變化正常，加之控制單元之間的通信不存在電壓和電流變化，由此可以判斷司機室控制單元和車架控制單元無故障。

最后，將故障范圍鎖定在車架控制單元與側(cè)移電磁閥之間的控制線路（如圖5所示）。控制線路電壓為24 V，由控制單元控制負極線路導通，負極線路磨損接地可能導致吊具偶發(fā)自動側(cè)移故障。整體更換控制線路后，堆高機吊具自動側(cè)移故障消失。

4 結(jié)束語

近年來，堆高機智能化和集成化發(fā)展趨勢日益凸顯，在實現(xiàn)部件精簡化和維修簡單化的同時，也使堆高機更容易出現(xiàn)偶發(fā)性疑難故障。針對堆高機不斷應用新技術(shù)的現(xiàn)實情況，集裝箱碼頭維保人員必須轉(zhuǎn)變固有的維修習慣和維修思路，加強學習，充分利用設(shè)備本身的電子監(jiān)控系統(tǒng)診斷故障，同時要結(jié)合傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)節(jié)點排除故障和實施預防性維修，以保障設(shè)備作業(yè)安全。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2020-03-26）