輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)大車高速狀態(tài)下糾偏故障排查

朱德平 單宇 劉方超 王好昌 原文寶

青島前灣集裝箱碼頭有限責(zé)任公司（以下簡稱“前灣碼頭”）目前共有RC40.5/46型輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)（以下簡稱“輪胎吊”）16臺，其大車機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)采用ABB AC80 可編程邏輯控制器和ACS600系列變頻器。2016年，前灣碼頭對8臺輪胎吊的電控系統(tǒng)實(shí)施改造，采用安川CP717 型可編程邏輯控制器和A1000變頻器。改造完成投入使用后，其中1臺輪胎吊出現(xiàn)大車低速狀態(tài)下糾偏正常而高速狀態(tài)下糾偏故障情況，嚴(yán)重影響碼頭生產(chǎn)作業(yè)效率，同時(shí)埋下輪胎吊撞箱事故隱患，不利于碼頭安全生產(chǎn)。

1 輪胎吊大車高速狀態(tài)下糾偏故障現(xiàn)象

輪胎吊大車機(jī)構(gòu)主要由海側(cè)4個(gè)行走輪和陸側(cè)4個(gè)行走輪組成，其中：陸側(cè)最外側(cè)和海側(cè)最外側(cè)行走輪為驅(qū)動(dòng)輪，分別由45 kW的ABB電機(jī)（海側(cè)電機(jī)為1號電機(jī)，陸側(cè)電機(jī)為2號電機(jī)）驅(qū)動(dòng)行走;其他行走輪為從動(dòng)輪。在大車行走過程中，由于場地平整度和兩側(cè)輪胎大小不同，導(dǎo)致在變頻器輸出相同的情況下兩側(cè)輪胎行走速度不一致，從而出現(xiàn)大車跑偏現(xiàn)象;此時(shí)，司機(jī)需要不斷進(jìn)行糾偏處理，即對速度較慢一側(cè)電機(jī)給予速度補(bǔ)償，補(bǔ)償值一般為給定速度的10%，直到大車跑正。如果被糾偏的電機(jī)速度不能趕上另一側(cè)電機(jī)速度，則大車向跑偏方向繼續(xù)行走，導(dǎo)致糾偏失敗;此時(shí)，若司機(jī)不及時(shí)停車，將造成輪胎吊與箱垛碰撞事故。可見，大車糾偏對輪胎吊安全行駛至關(guān)重要。

RC40.5/46型輪胎吊大車糾偏故障表現(xiàn)為：海側(cè)電機(jī)在低速狀態(tài)下可糾偏，但糾偏效果不好;而在大車高速運(yùn)行狀態(tài)下，雖然海側(cè)與陸側(cè)電機(jī)的速度給定偏差為10%，但實(shí)際上兩側(cè)電機(jī)速度幾乎相同，導(dǎo)致海側(cè)電機(jī)無法完成糾偏。分步驟查找故障原因：首先，將海側(cè)和陸側(cè)大車頂升機(jī)構(gòu)上升到最高處，使兩側(cè)的大車行走輪脫離地面;然后，通過可編程邏輯控制器對相應(yīng)的大車聯(lián)鎖條件作強(qiáng)制處理，操作大車手柄，使行走輪無負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng);最后，通過起重機(jī)管理系統(tǒng)檢測并對比海側(cè)電機(jī)與陸側(cè)電機(jī)的電流和速度。大車低速狀態(tài)下電機(jī)電流和速度如圖1所示，大車高速狀態(tài)下電機(jī)電流和速度如圖2所示。

由圖1可知：當(dāng)大車速度給定為20%時(shí)，海側(cè)電機(jī)（1號電機(jī)）與陸側(cè)電機(jī)（2號電機(jī)）的速度和電流幾乎相同;當(dāng)大車速度給定上升到50%時(shí)，陸側(cè)電機(jī)速度上升到50%，電流幾乎不變，而海側(cè)電機(jī)速度只能達(dá)到40%，電流卻迅速升高到150%以上。由圖2可知：當(dāng)大車速度給定為20%時(shí)，海側(cè)電機(jī)與陸側(cè)電機(jī)的電流和速度基本相同;當(dāng)大車速度給定上升到70%時(shí)，陸側(cè)電機(jī)速度能夠勻速上升到70%，電流幾乎不變，而海側(cè)電機(jī)速度只能達(dá)到40%，電流迅速升高到最大電流。由此可見，輪胎吊大車高速狀態(tài)下的糾偏故障主要是由海側(cè)電機(jī)電流非正常升高導(dǎo)致的。

2 輪胎吊大車高速狀態(tài)下糾偏故障原因

2.1 機(jī)械傳動(dòng)原因

輪胎吊大車電機(jī)電流非正常升高可能與以下機(jī)械傳動(dòng)故障有關(guān)：（1）電機(jī)與減速箱之間的蛇形彈簧斷裂，導(dǎo)致電機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載;（2）大車鏈條過松引起電機(jī)過流;（3）大車減速箱內(nèi)部齒輪損壞，導(dǎo)致電機(jī)過載;（4）大車輪軸軸承損壞，導(dǎo)致電機(jī)過載;（5）大車制動(dòng)器間隙過小，導(dǎo)致制動(dòng)器不能完全打開，從而引起電機(jī)過載。分離電機(jī)與減速箱機(jī)械連接后，再次檢測電機(jī)的速度和電流。最終，機(jī)械傳動(dòng)故障原因全部排除，證明電機(jī)電流非正常升高與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無關(guān)。

2.2 電氣傳動(dòng)原因

從電氣傳動(dòng)方面來看，大車電機(jī)電流非正常升高可能與速度給定回路、速度檢測回路或電機(jī)自身故障有關(guān)。

（1）速度給定回路故障主要表現(xiàn)為糾偏手柄損壞或可編程邏輯控制器輸入模塊損壞。通過起重機(jī)管理系統(tǒng)觀察到海側(cè)電機(jī)和陸側(cè)電機(jī)糾偏過程中的速度給定偏差正常，從而排除此原因。

（2）速度檢測回路故障主要表現(xiàn)為編碼器、編碼器接口板或兩者間的線路故障。通過起重機(jī)管理系統(tǒng)觀察到海側(cè)電機(jī)和陸側(cè)電機(jī)都有速度反饋且速度反饋不斷變化，從而排除此原因。

（3）大車電機(jī)故障主要表現(xiàn)為電機(jī)線圈絕緣損壞、電機(jī)軸承損壞以及電機(jī)與變頻器之間線路故障。

3 輪胎吊大車高速狀態(tài)下糾偏故障解決方案

在故障排查的過程中發(fā)現(xiàn)，輪胎吊大車海側(cè)電機(jī)輸出軸在旋轉(zhuǎn)過程中上下竄動(dòng)，從而判斷電機(jī)軸承損壞。更換電機(jī)負(fù)載端和尾端軸承，并測量電機(jī)繞組絕緣阻值，經(jīng)檢查正常后安裝電機(jī);然而，在試車時(shí)發(fā)現(xiàn)，該電機(jī)依然存在電流非正常升高現(xiàn)象。在該電機(jī)自學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)，變頻器報(bào)“Er-11”電機(jī)速度故障。該故障可能由編碼器引起，更換編碼器后，電機(jī)自學(xué)習(xí)順利完成。重新試車并檢測海側(cè)電機(jī)與陸側(cè)電機(jī)電流和速度，數(shù)值均正常。由圖3可見：在大車無糾偏狀態(tài)下，海側(cè)電機(jī)與陸側(cè)電機(jī)正反向運(yùn)行過程中速度波形完全重合，且加減速和換向過程中電流非常平穩(wěn)。由圖4可見：在大車糾偏過程中，海側(cè)電機(jī)與陸側(cè)電機(jī)的速度波形存在偏差，但2臺電機(jī)的電流非常平穩(wěn)。

4 結(jié)束語

本文針對RC40.5/46型輪胎吊大車高速狀態(tài)下的糾偏故障，透過故障現(xiàn)象分析故障原因，快速準(zhǔn)確地解決故障，實(shí)現(xiàn)大車平穩(wěn)高速運(yùn)行，大大降低輪胎吊撞箱事故發(fā)生概率，從而有效提高設(shè)備裝卸效率，保障港口生產(chǎn)作業(yè)安全、高效。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2019-09-02）