卡爾瑪正面吊與振華吊具匹配的優化

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

關鍵詞：振華吊具;正面吊;BROMMA吊具;伺服系統;控制系統

0? ? 引言

正面吊運起重機最為受力的部件莫過于吊具及“T”型筒的末端，我司第一批整機進口的卡爾瑪DC4160型正面吊（以下簡稱“正面吊”）已服役十余載，在日常設備檢查中發現多處開裂，已沒有修復的價值，但根據集團的戰略部署，我司只能配備上海振華吊具以代替全進口的BROMMA吊具，然而振華吊具用在正面吊上或許技術不太成熟，在作業過程中經常出現吊具無法動作的現象，非常影響作業安全。為此，我司對振華吊具控制系統進行了改進，通過改變吊具終端油路和電路控制系統，以最經濟、最有效的方式實現了振華吊具與正面吊匹配的優化，從而做到了水平運輸的提質升效，降低了設備故障率，保證了安全生產。

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全進口的卡爾瑪DC4160RS型正面吊，隨著生產任務的加重，經過多年使用，正面吊逐步進入了維修期，已遠遠無法滿足公司重箱吊裝作業的現狀需求，吊具的疲勞開裂作為正面吊易損件的硬傷，也給設備管理帶來了一定的困難。

我司第一臺配備振華吊具的正面吊，由于吊具廠家設計的不全面，剛剛投入生產時就出現了較大的問題：在正面吊待機狀態時，吊具會把液壓泵輸入到吊具的多余液壓油通過吊具自身泄壓閥進行調整回油泄壓，以保持吊具液壓系統140 kg的壓力，即只要正面吊一啟動發動機，不管吊具是否有動作指令，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一段時間后便出現問題：吊具泄壓閥由于設計需要保持140 kg壓力而長時間工作，導致液壓油溫度升高;發動機由于液壓泵的持續作業也出現油耗增加;在起吊重箱時因一部分動力流失到液壓泵去高壓供給吊具作業而導致發動機功率不足。但真正影響最大的是泄壓閥由于長時間工作，其壓力調整彈簧的彈簧力一定程度上有所減弱，使用一段時間后易出現吊具工作速度慢、壓力低的停機故障，我司技術部只能通過頻繁預緊彈簧壓力來調整液壓系統壓力，以維持吊具的正常工作。這樣不僅對現場作業造成了停機影響，還非常不利于安全作業。

2? ? 要解決的問題

我司多次將以上問題反饋給上海振華吊具專家，對吊具出現的“水土不服”現象，專家組先后到我司現場進行了研判，但始終無法得出解決方案。此次吊具問題由于一直在與廠家協調已耗費將近兩周時間，加上正面吊供應不足以滿足現場水平運輸需求，又出現這種停機時間無法預估的緊急情況，我司領導多次催促廠家，但上海振華吊具卻搪塞“廠家設計部門還沒有找到解決該問題的辦法，目前還無法解決這個問題，請我們耐心等待”。

我司多部門經聯合商討，認為該現象應該是由振華吊具液壓油路故障引起的，所以我司技術部提出改進方案如下：在吊具不工作時通過液壓回路進行直接泄壓，把液壓油返回到液壓油箱，從而有效避免吊具長時間保持140 kg的工作壓力，降低液壓油溫升，同時也降低發動機的無功損耗，保護液壓回路油管。

但經過一段時間的試用后，又延伸出了一個新問題：振華吊具經常無故出現當伸縮6.67～13.33 m（20～40尺）時無法接受指令或有指令但反應速度非常緩慢以致無法正常作業的現象。這樣看來，顯然我們還是沒能充分考慮到正面吊控制吊具的實際工作工況。據此，我們重新搞清楚了正面吊電路控制和液壓控制的來龍去脈，去粗取精，剖析簡化，對我司第一臺振華吊具的應用進行了優化，填補了我司在修復國產振華吊具方面的空白，提高了我司正面吊在實際場景中的適應性。

3? ? 提出優化方案

為了盡快落實振華吊具在我司正面吊上應用的匹配度問題，我們首先必須了解正面吊對BROMMA吊具進行控制的液壓系統及其控制原理、控制方式。簡單梳理正面吊吊具控制的基本原理如下：司機在駕駛室控制操縱手柄，給吊具電腦發出動作信號，此時機車電源就會經過保險，給吊具電腦一個信號通知，然后吊具電腦通過指令動作電磁閥，從而使吊具液壓泵到執行部位之間的油路相通，完成一個指令的操作實現。了解正面吊對BROMMA吊具的控制原理之后，我們把振華吊具液壓系統的控制原理、控制方式與之進行對比，發現卡爾瑪正面吊控制吊具的原理與振華吊具液壓系統不一樣。

BROMMA吊具的液壓系統由主供油回路（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沒有伺服回路（控制回路），直接由主供油回路（工作回路）實現液壓回路的工作。BROMMA吊具的主供油回路常態是直接泄壓，吊具的液壓系統在工作時是電控信號先驅動伺服回路的液壓回路，從而打開主供油回路使吊具動作，同時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沒有伺服回路（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在工作時用電控信號直接控制主供油回路，直接驅動吊具動作即可;另外，電控信號同時驅動一個電磁閥，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計時沒有全面考慮匹配不同類型正面吊的控制方式，不清楚卡爾瑪正面吊控制BROMMA吊具的電控信號是采用比例閥控制的，卡爾瑪正面吊的電控信號首先由控制手柄輸出一個微電流控制信號給控制器，再由控制器輸出一個可變流控制電源直接驅動電磁閥，實現對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現對電流的控制，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，當可變流控制電源輸出電壓低于繼電器的額定電壓24 V時，切換電磁閥的控制繼電器不能可靠工作，電磁閥無法正常切換主供油回路，使得吊具動作時電磁閥沒有準確切換主供油回路，就出現了振華吊具經常無動作或速度非常慢、無法正常工作的問題。

經過對振華吊具和卡爾瑪正面吊控制兼容問題的反復研究和討論，提出電氣優化方案，以適應卡爾瑪正面吊對吊具的控制信號，對振華吊具的具體改進如下：利用原有電控箱，將原來用來切換轉換閥的繼電器全部拆掉，利用原有電纜電路，通過6個二極管組成邏輯電路，代替原來用來切換轉換閥的繼電器，使得每一個吊具的控制信號都有一個相應的輸出信號用，該輸出信號電壓是變流控制電源驅動電磁閥時所產生的相應有效電壓，該輸出信號電壓值為由低到高從直流4 V到24 V變化，以此直流電壓信號驅動一個固體繼電器，該固體繼電器的輸入端采用的是直流3～36 V電壓信號控制，完全適應卡爾瑪正面吊的控制信號，輸出直流24 V電源直接驅動切換電磁閥，使得振華吊具每一個動作時電磁閥都能準確切換主供油回路，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每一個動作。在沒有吊具控制信號時固體繼電器的輸入端沒有直流電壓信號，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，讓吊具的主供油回路直接泄壓。

4? ? 結語

振華吊具經過以上改進后，控制工作正常，吊具機構動作準確到位，避免了吊具主供油液壓回路長時間保持140 kg工作壓力，減少了液壓油溫度升高對密封件的損壞，一定程度上也降低了發動機的工作油耗，同時降低了發動機功率損耗，而且對液壓系統油管也起到了很好的保護作用。

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

[參考文獻]

[1] 張志偉.集裝箱正面吊維修中的常見問題分析[J].工程機械與維修，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原理及應用[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[4] 上海港機重工.電氣工藝安裝規范[Z]，2013.

收稿日期：2020-03-23

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