集裝箱吊具電動型與液壓型優(yōu)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(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等方面分析了集裝箱吊具電動型與液壓型的優(yōu)劣。最終得出結(jié)論：在RTG等使用固定導(dǎo)板情況下，使用電動型吊具具有絕對的優(yōu)勢，當(dāng)在岸橋等碼頭前沿設(shè)備上需要使用活動導(dǎo)板的情況下，電動型吊具仍然存在技術(shù)難題，那就是對導(dǎo)板的控制效果不好，這也是造成岸橋等需要活動導(dǎo)板的設(shè)備上不能成功普及電動型吊具的原因。

關(guān)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(yīng)用的集裝箱吊具按照驅(qū)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(qū)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(yīng)用，因此，對集裝箱吊具的質(zhì)量、經(jīng)濟性、穩(wěn)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(yōu)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(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等方面分析了集裝箱吊具電動型與液壓型的優(yōu)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(qū)動吊具上的油泵，由油泵帶動減速箱進(jìn)行傳動使主油路產(chǎn)生一定壓力，一般為10MP，壓力油通過管路分配閥分到各個執(zhí)行機構(gòu)，再由電磁閥的得電與失電控制油路開閉，從而觸發(fā)吊具20英尺、40英尺及45英尺的伸縮、開閉鎖、導(dǎo)板各執(zhí)行機構(gòu)工作。

2.2 電動型吊具的工作原理

電動型吊具取消了傳統(tǒng)的液壓型吊具上的液壓系統(tǒng)，以電動驅(qū)動方式實現(xiàn)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(qū)動鏈條實現(xiàn)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(cè)端梁，通過電動推桿執(zhí)行開閉鎖動作。駕駛室司機發(fā)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(gòu)的電機啟停，再由電機通過減速箱或者電動推桿驅(qū)動鏈條或連桿，使吊具實現(xiàn)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(chǎn)需要，每個安班時間內(nèi)，液壓型吊具的油泵電機一般常開。雖然部分吊具在節(jié)能方面做了優(yōu)化，比如設(shè)置當(dāng)?shù)蹙邿o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(zhuǎn)。但在實際應(yīng)用中，連續(xù)5分鐘吊具無任何動作畢竟還是少數(shù)情況。因此，液壓型吊具的電機幾乎安班時間內(nèi)都在運行。

3.2電動型吊具工況

電動型吊具只有在司機發(fā)出操作指令的時候，相應(yīng)的電機才處于短暫的工作狀態(tài)，作業(yè)間隙時間幾乎不產(chǎn)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(jìn)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(qū)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(fā)出操作指令的時候，相應(yīng)的電機才處于短暫的工作狀態(tài)。 以1臺電動型吊具采用 4kW電機作為伸縮機 構(gòu)的動力源，兩側(cè)端梁均采用 0.5kW的電機作為開閉鎖機構(gòu)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(nèi)，開鎖閉鎖的合計時間按照4秒算，按照一臺設(shè)備利用率50%，效率25自然箱/小時計算，一臺設(shè)備一年作業(yè)109500自然箱。結(jié)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(jié)

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(yōu)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(jié)省約95萬元/年。實際上由于電動型吊具上沒有液壓系統(tǒng)，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(shù)千元。②油管、接頭、油泵、油缸、各種閥、油馬達(dá)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(shù)百元，而油管長度大小不一，需要定制，因某根油管爆裂導(dǎo)致缺配件停機時有發(fā)生。③由于容易出現(xiàn)漏油機容機貌差，維保人員需要經(jīng)常清潔衛(wèi)生，大大增加工作量，同時也污染環(huán)境。④系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，故障點不清晰，維修難度大時間長。⑤液壓回路內(nèi)泄，導(dǎo)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(yè)機構(gòu)處理以免污染環(huán)境，管理困難。⑦易受環(huán)境溫度變化影響，出現(xiàn)反應(yīng)遲緩現(xiàn)象。⑧工作噪聲大

液壓型吊具優(yōu)點：目前應(yīng)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(tǒng)，因此不會出現(xiàn)以上液壓型吊具缺點。日常潤滑保養(yǎng)相對簡單，開閉鎖、鏈條、伸縮等機構(gòu)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(tǒng)外的故障是一樣的，主要集中在檢測不到限位開關(guān)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(huán)境溫度變化影響不明顯，溫差范圍大，適應(yīng)性強。由此可見，電動型吊具在維保管理方面具有絕對的優(yōu)勢。

6.應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)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(dǎo)板情況下，電動型吊具已經(jīng)非常成熟可靠，已經(jīng)是不二的選擇。當(dāng)在岸橋等碼頭前沿設(shè)備上需要使用活動導(dǎo)板的情況下，電動吊具仍然存在技術(shù)難題，那就是對導(dǎo)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(yīng)用尚且不是非常成熟，但是基于其優(yōu)點所主導(dǎo)的發(fā)展方向[1]，目前國內(nèi)已經(jīng)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(yōu)點，即保留液壓系統(tǒng)僅供吊具上活動導(dǎo)板的驅(qū)動用，將吊具開閉鎖、伸縮改造為電動。從長遠(yuǎn)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(hù)成本，電動化改造意義重大。

7. 結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

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