摘 要：本文介紹了Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器控制系統(tǒng)的基本組成及主要功能，對該控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了預(yù)測，確定出Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器控制系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，對維修管理人員科學(xué)管理、正確使用該設(shè)備具有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：集裝箱裝卸岸橋；控制系統(tǒng)；可靠性；失效率

1 引 言

Maxspeed集裝箱裝卸岸橋是重要的港口裝卸設(shè)備，它的驅(qū)動器引進(jìn)美國GE公司專利產(chǎn)品，是功能比較完善的大型復(fù)雜控制系統(tǒng)?？茖W(xué)地預(yù)測出這種大型復(fù)雜控制系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，對維修管理人員科學(xué)管理、正確使用它具有重要的實際意義。

2 控制系統(tǒng)基本組成及主要功能介紹

Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器由美國GE公司制造生產(chǎn)，它的核心部分就是該驅(qū)動器的控制系統(tǒng)，其框圖參見圖1所示。

Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器控制系統(tǒng)，主要由以下單元組成：

主控板MCC：用來實現(xiàn)發(fā)電機的勵磁控制；

磁場控制板MFC：用來實現(xiàn)電動機的勵磁控制；

接口板IFC：是控制系統(tǒng)與外部的接口，用來得到各種控制信號；

電源板PSC：用于向印制板提供直流工作電源。

另外，主起升電氣控制系統(tǒng)，還包括電機磁場編程器，它由主起升編程板HPC、下降編程板LPC等組成。編程器的主要目的是控制磁場電流作為電樞電流的一個函數(shù)，以得到恒功率特性。

Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器電氣傳動采用F-D系統(tǒng)。通過晶閘管可控整流裝置，控制直流發(fā)電機和電動機的勵磁。在電動機基速以下可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在電動機基速以上則可實現(xiàn)恒功率調(diào)速，且恒功率運行是按負(fù)荷比例弱磁調(diào)速，即弱磁調(diào)速與負(fù)荷大小有關(guān)，一般在輕載（或空載）條件下，才允許弱磁調(diào)速。

3 Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器控制系統(tǒng)可靠性評估

為分析方便，本文假設(shè)：

（1）一旦系統(tǒng)故障，在集裝箱裝卸岸橋的現(xiàn)場是沒有條件、也沒有能力修復(fù)該系統(tǒng)的，即將該系統(tǒng)當(dāng)成不可修復(fù)系統(tǒng)處理；

（2）組成該控制系統(tǒng)的各單元失效率為常數(shù)，即組成該控制系統(tǒng)的各單元失效分布為指數(shù)分布。

預(yù)測的依據(jù)以美國軍用手冊MIL一HDBK217《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》中元件的失效率數(shù)據(jù)和模型為基礎(chǔ)。預(yù)測中假設(shè)導(dǎo)線、焊點失效率為零。由于各種顯示電路所包含的器件（如發(fā)光二極管）以及模擬實驗裝置對系統(tǒng)可靠度沒有影響，預(yù)測過程未加考慮。

作為一個例子，MCC主控制板單元失效率預(yù)測依據(jù)如表1所示，MCC主控制板單元失效率預(yù)測結(jié)果如表2所示，其它組件失效預(yù)測如表3所示。

4 Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器控制系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的確定

對組成Maxspeed集裝箱裝卸岸橋驅(qū)動器控制系統(tǒng)的所有組件進(jìn)行預(yù)測，逐個預(yù)測出它們的失效率，結(jié)果表明，在地上移動GM1環(huán)境下使用，其單元電路中，主控板MCC和磁場控制板MFC單元失效率分別是：λ1 = 0.255 620 x 10-3（1/H），λ2 = 0.126 072 x 10-3（1/H）。其失效率相對于其它單元來說高出了很多，對系統(tǒng)失效貢獻(xiàn)最大，且其在系統(tǒng)設(shè)計上又未進(jìn)行冗余儲備，可以確定它是系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。建議平時應(yīng)對其重點檢修、保養(yǎng)，備件數(shù)量也應(yīng)高于其它組件。

5 結(jié) 語

系統(tǒng)可靠性預(yù)測應(yīng)在設(shè)計、生產(chǎn)、制造等各個階段進(jìn)行，對已引進(jìn)的成套設(shè)備，開展可靠性綜合預(yù)測也是十分有益的。雖然經(jīng)過這個環(huán)節(jié)并不能對系統(tǒng)固有可靠度的提高做出貢獻(xiàn)，但可以找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，從定性、定量角度加深對系統(tǒng)的了解；對維修、保養(yǎng)、備件購置提供基本依據(jù)；對大型復(fù)雜系統(tǒng)建造部門確定方案設(shè)計、選用合理的配套設(shè)備提供借鑒；同時也可對原生產(chǎn)廠家進(jìn)一步提高產(chǎn)品可靠性、更新?lián)Q代產(chǎn)品提供幫助。這種預(yù)測工作應(yīng)引起各方面重視。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳志良. 船舶、港口電氣系統(tǒng)可靠性工程及應(yīng)用[M].大連： 大連海事大學(xué)出版社， 2006.

[2] 陳炳生. 電子可靠性工程. 北京： 國防工業(yè)出版社[M]， 1987。

[3] 電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊. 北京： 國防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部[M]， 1988.

[4] 中國集成電路大全 HTL集成電路. 北京： 國防工業(yè)出版社[M]， 1987.

[5] 吳志良， 郭晨. 基于馬爾可夫過程的船舶電力系統(tǒng)可靠性和維修性分析[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報， 2007， 31（2）：191-194