王宏鋒 宗新斌 朱曉剛

寧波鎮(zhèn)海港埠有限公司

1 引言

目前門座起重機(jī)(以下簡稱門機(jī))進(jìn)行集裝箱作業(yè)主要有兩種作業(yè)方式，一是采用簡易吊具進(jìn)行作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單，需要人工對吊具進(jìn)行定位，操作難度大，效率較低；另一種是采用一體式旋轉(zhuǎn)吊具，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由操作司機(jī)對吊具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、對位開閉鎖，作業(yè)效率高，人工強(qiáng)度低。在實際作業(yè)時，集裝箱易出現(xiàn)水平偏載情況，吊裝過程中存在吊具水平不調(diào)平而直接作業(yè)現(xiàn)象，這會對一體式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和起升鋼絲繩造成損傷，且存在一定安全風(fēng)險。因此需要設(shè)計一種水平調(diào)平裝置，以提高作業(yè)效率，減少安全風(fēng)險。

2 一體式旋轉(zhuǎn)吊具分析

一體式旋轉(zhuǎn)吊具分上下2部分，上半部分是回轉(zhuǎn)平移機(jī)構(gòu)，安裝在吊具下部的滑軌上，上下部分之間安裝1個液壓油缸推動回轉(zhuǎn)平移機(jī)構(gòu)(見圖1)。吊具的開閉鎖、伸縮、旋轉(zhuǎn)和左右平移均為液壓驅(qū)動。吊具伸縮位置有20 ft、40 ft；轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)采用機(jī)械連鎖型式，單出桿油缸驅(qū)動，每臺吊具端部有4套轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)，用于起吊集裝箱；在吊具的縱橫向上采用6套擺動油缸驅(qū)動活動導(dǎo)板，實現(xiàn)吊具左右平移功能，平移距離為±1 200 mm；吊具可帶載360°回轉(zhuǎn)。

1.液壓油缸 2.回轉(zhuǎn)平移機(jī)構(gòu)圖1 門機(jī)一體式旋轉(zhuǎn)吊具

吊具可裝卸符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的20 ft、40 ft集裝箱，額定起重量為35 t。主要包括以下部件：底梁主結(jié)構(gòu)、伸縮梁結(jié)構(gòu)、輸纜管裝置、伸縮驅(qū)動機(jī)構(gòu)、導(dǎo)板機(jī)構(gòu)、端部轉(zhuǎn)銷機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)吊鉤裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等，上述機(jī)構(gòu)通過不同的動作組合完成不同工況下的集裝箱裝卸作業(yè)。

一體式旋轉(zhuǎn)吊具水平控制，利用平移油缸實現(xiàn)上下部分的相對平移動作，油缸壓力為中壓11 MPa時，用于平移伸動作；高壓160 MPa時僅用于平移縮動作，平移距離為左右各1 200 mm。左右平移極限位置各有1套限位裝置用于檢測，平移中間位置安裝水平零位限位，門機(jī)上安裝歸零按鈕，實現(xiàn)吊具歸零調(diào)平。但吊裝偏載箱時并無作用，操作人員通過手動控制平移的方式，同時通過目測吊具水平狀態(tài)來調(diào)平吊具，耗時長且不精準(zhǔn)，既影響吊具水平糾偏效果，又影響作業(yè)效率。

3 自動糾偏改造方案

為解決吊具水平調(diào)平問題，在吊具上設(shè)計一個水平檢測裝置，當(dāng)水平傾角超過一定值后，由操作人員發(fā)出指令，自動調(diào)整吊具水平狀態(tài)。

3.1 吊具自動糾偏改造

結(jié)合吊具水平糾偏方案，設(shè)置一個水平檢測結(jié)構(gòu)，將水平狀態(tài)通過吊具的PLC系統(tǒng)上傳到門機(jī)的PLC進(jìn)行水平控制輸出，輸出信號用于驅(qū)動液壓調(diào)平結(jié)構(gòu)。水平檢測結(jié)構(gòu)安裝于吊具接線箱內(nèi)，檢測吊具在水平方向上的傾斜角度；吊具PLC控制結(jié)構(gòu)的輸入端、輸出端分別與水平檢測結(jié)構(gòu)、調(diào)平結(jié)構(gòu)連接，根據(jù)水平檢測結(jié)構(gòu)的檢測信號控制調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)動作。

水平檢測結(jié)構(gòu)選用專業(yè)開關(guān)型傾角傳感器，具有水平角度設(shè)定功能，根據(jù)實際情況，水平±2°作為傾角傳感器輸出信號的限定值，即當(dāng)水平角度超+2°時，輸出X+信號；水平角度低于-2°時，輸出X-信號。傾角傳感器的X+、X-輸出信號接入一體式旋轉(zhuǎn)吊具的PLC輸入模塊(見圖2)。傾角傳感器安裝前，將吊具放置在碼頭并保持水平位置，將傾角傳感器與電腦連接，設(shè)定X+、X-輸出的角度值，調(diào)整傳感器安裝角度直至電腦顯示水平角度為0°，固定后將角度開關(guān)信號線接入吊具PLC輸入模塊。

圖2 傾角傳感器與吊具PLC的連接

3.2 自動糾偏控制改造

吊具的傾角傳感器信號(IB12016，IB12017)接入吊具的PLC，由于吊具的PLC系統(tǒng)與門機(jī)PLC系統(tǒng)通訊關(guān)聯(lián)，同步將信號導(dǎo)入門機(jī)的PLC系統(tǒng)，當(dāng)?shù)蹙咚浇嵌瘸^限定值、門機(jī)PLC輸出信號(OB13002,OB13003)控制水平推動油缸的電磁閥線圈，驅(qū)動吊具水平推動油缸進(jìn)行平移機(jī)構(gòu)移動，調(diào)節(jié)吊具水平的PLC程序見圖3。

圖3 吊具水平控制程序

設(shè)計時考慮到吊具水平調(diào)整的安全問題，如果采用水平糾偏全自動控制，當(dāng)水平信號故障或船體傾斜時，會存在吊具水平失控等安全問題。因此門機(jī)上設(shè)定一個糾偏按鈕，操作司機(jī)按動糾偏按鈕(IB20E7)，發(fā)出糾偏指令實現(xiàn)吊具水平糾偏的控制。實際應(yīng)用中，由于傾角傳感器對空吊具水平判斷同樣有效，吊具水平自動糾偏裝置同樣可以適用于所述吊具結(jié)構(gòu)在空載時對吊具的調(diào)平作業(yè)。

4 應(yīng)用效果

對2021年6～12月作業(yè)情況分析，應(yīng)用了一體式旋轉(zhuǎn)吊具的門機(jī)作業(yè)效率由原來的20 TEU/h增加到21 TEU/h。改造后運行1年時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)未損壞(原每年需要更新液壓旋轉(zhuǎn)馬達(dá))，有效解決了門機(jī)一體式旋轉(zhuǎn)吊具偏載箱作業(yè)不安全和作業(yè)慢的難題，效果改善明顯。

5 結(jié)語

本次改造可以減少集裝箱偏載作業(yè)和意外碰撞，吊裝更安全，提高了一次對箱的成功率，縮短了吊具水平姿態(tài)調(diào)整的時間，同時降低了起升鋼絲繩的損耗和吊具旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的損壞率。