卡尔玛正面吊与振华吊具匹配的优化

摘要：介绍了振华吊具在卡尔玛正面吊上使用的背景，分析了要解决的问题，并据此提出了优化方案。

关键词：振华吊具;正面吊;BROMMA吊具;伺服系统;控制系统

0    引言

正面吊运起重机最为受力的部件莫过于吊具及“T”型筒的末端，我司第一批整机进口的卡尔玛DC4160型正面吊（以下简称“正面吊”）已服役十余载，在日常设备检查中发现多处开裂，已没有修复的价值，但根据集团的战略部署，我司只能配备上海振华吊具以代替全进口的BROMMA吊具，然而振华吊具用在正面吊上或许技术不太成熟，在作业过程中经常出现吊具无法动作的现象，非常影响作业安全。为此，我司对振华吊具控制系统进行了改进，通过改变吊具终端油路和电路控制系统，以最经济、最有效的方式实现了振华吊具与正面吊匹配的优化，从而做到了水平运输的提质升效，降低了设备故障率，保证了安全生产。

1    振华吊具在卡尔玛正面吊上使用的背景

我司港口之前配備了整机全进口的卡尔玛DC4160RS型正面吊，随着生产任务的加重，经过多年使用，正面吊逐步进入了维修期，已远远无法满足公司重箱吊装作业的现状需求，吊具的疲劳开裂作为正面吊易损件的硬伤，也给设备管理带来了一定的困难。

我司第一台配备振华吊具的正面吊，由于吊具厂家设计的不全面，刚刚投入生产时就出现了较大的问题：在正面吊待机状态时，吊具会把液压泵输入到吊具的多余液压油通过吊具自身泄压阀进行调整回油泄压，以保持吊具液压系统140 kg的压力，即只要正面吊一启动发动机，不管吊具是否有动作指令，吊具液压油路均维持在140 kg的工作压力。然而这在吊具投入生产一段时间后便出现问题：吊具泄压阀由于设计需要保持140 kg压力而长时间工作，导致液压油温度升高;发动机由于液压泵的持续作业也出现油耗增加;在起吊重箱时因一部分动力流失到液压泵去高压供给吊具作业而导致发动机功率不足。但真正影响最大的是泄压阀由于长时间工作，其压力调整弹簧的弹簧力一定程度上有所减弱，使用一段时间后易出现吊具工作速度慢、压力低的停机故障，我司技术部只能通过频繁预紧弹簧压力来调整液压系统压力，以维持吊具的正常工作。这样不仅对现场作业造成了停机影响，还非常不利于安全作业。

2    要解决的问题

我司多次将以上问题反馈给上海振华吊具专家，对吊具出现的“水土不服”现象，专家组先后到我司现场进行了研判，但始终无法得出解决方案。此次吊具问题由于一直在与厂家协调已耗费将近两周时间，加上正面吊供应不足以满足现场水平运输需求，又出现这种停机时间无法预估的紧急情况，我司领导多次催促厂家，但上海振华吊具却搪塞“厂家设计部门还没有找到解决该问题的办法，目前还无法解决这个问题，请我们耐心等待”。

我司多部门经联合商讨，认为该现象应该是由振华吊具液压油路故障引起的，所以我司技术部提出改进方案如下：在吊具不工作时通过液压回路进行直接泄压，把液压油返回到液压油箱，从而有效避免吊具长时间保持140 kg的工作压力，降低液压油温升，同时也降低发动机的无功损耗，保护液压回路油管。

但经过一段时间的试用后，又延伸出了一个新问题：振华吊具经常无故出现当伸缩6.67～13.33 m（20～40尺）时无法接受指令或有指令但反应速度非常缓慢以致无法正常作业的现象。这样看来，显然我们还是没能充分考虑到正面吊控制吊具的实际工作工况。据此，我们重新搞清楚了正面吊电路控制和液压控制的来龙去脉，去粗取精，剖析简化，对我司第一台振华吊具的应用进行了优化，填补了我司在修复国产振华吊具方面的空白，提高了我司正面吊在实际场景中的适应性。

3    提出优化方案

为了尽快落实振华吊具在我司正面吊上应用的匹配度问题，我们首先必须了解正面吊对BROMMA吊具进行控制的液压系统及其控制原理、控制方式。简单梳理正面吊吊具控制的基本原理如下：司机在驾驶室控制操纵手柄，给吊具电脑发出动作信号，此时机车电源就会经过保险，给吊具电脑一个信号通知，然后吊具电脑通过指令动作电磁阀，从而使吊具液压泵到执行部位之间的油路相通，完成一个指令的操作实现。了解正面吊对BROMMA吊具的控制原理之后，我们把振华吊具液压系统的控制原理、控制方式与之进行对比，发现卡尔玛正面吊控制吊具的原理与振华吊具液压系统不一样。

BROMMA吊具的液压系统由主供油回路（工作回路）和伺服回路（控制回路）组成，而振华吊具的液压系统没有伺服回路（控制回路），直接由主供油回路（工作回路）实现液压回路的工作。BROMMA吊具的主供油回路常态是直接泄压，吊具的液压系统在工作时是电控信号先驱动伺服回路的液压回路，从而打开主供油回路使吊具动作，同时用伺服回路的液压回路切换主供油回路，使主供油回路的工作压力为140 kg压力。振华吊具的液压系统没有伺服回路（控制回路），只使用主供油回路（工作回路），那么我们只要让振华吊具的液压系统在工作时用电控信号直接控制主供油回路，直接驱动吊具动作即可;另外，电控信号同时驱动一个电磁阀，将主供油回路由直接泄压切换到140 kg的泄压阀，使主供油回路工作在140 kg的吊具工作压力下，使吊具正常工作。

之前振华吊具出厂设计时没有全面考虑匹配不同类型正面吊的控制方式，不清楚卡尔玛正面吊控制BROMMA吊具的电控信号是采用比例阀控制的，卡尔玛正面吊的电控信号首先由控制手柄输出一个微电流控制信号给控制器，再由控制器输出一个可变流控制电源直接驱动电磁阀，实现对吊具的有效可变速控制，由于可变流控制电源是采用直流斩波实现对电流的控制，因此输出的平均电压就随着控制电流的变化而变化，输出电压在4～24 V的范围变化。振华吊具主供油回路切换电磁阀的控制继电器直接取用可变流控制电源，当可变流控制电源输出电压低于继电器的额定电压24 V时，切换电磁阀的控制继电器不能可靠工作，电磁阀无法正常切换主供油回路，使得吊具动作时电磁阀没有准确切换主供油回路，就出现了振华吊具经常无动作或速度非常慢、无法正常工作的问题。

经过对振华吊具和卡尔玛正面吊控制兼容问题的反复研究和讨论，提出电气优化方案，以适应卡尔玛正面吊对吊具的控制信号，对振华吊具的具体改进如下：利用原有电控箱，将原来用来切换转换阀的继电器全部拆掉，利用原有电缆电路，通过6个二极管组成逻辑电路，代替原来用来切换转换阀的继电器，使得每一个吊具的控制信号都有一个相应的输出信号用，该输出信号电压是变流控制电源驱动电磁阀时所产生的相应有效电压，该输出信号电压值为由低到高从直流4 V到24 V变化，以此直流电压信号驱动一个固体继电器，该固体继电器的输入端采用的是直流3～36 V电压信号控制，完全适应卡尔玛正面吊的控制信号，输出直流24 V电源直接驱动切换电磁阀，使得振华吊具每一个动作时电磁阀都能准确切换主供油回路，让吊具的主供油回路保持140 kg工作压力，吊具有足够的压力推动每一个动作。在没有吊具控制信号时固体继电器的输入端没有直流电压信号，固体继电器的输出端停止输出直流24 V电源，切换电磁阀保持常态，让吊具的主供油回路直接泄压。

4    结语

振华吊具经过以上改进后，控制工作正常，吊具机构动作准确到位，避免了吊具主供油液压回路长时间保持140 kg工作压力，减少了液压油溫度升高对密封件的损坏，一定程度上也降低了发动机的工作油耗，同时降低了发动机功率损耗，而且对液压系统油管也起到了很好的保护作用。

本文所述只是正面吊吊具改造的一个示例，在我司正面吊资源有限的情况下，充分发挥工匠精神，不仅能够优化振华吊具的维修方式，还可以给维修人员带来方便，降低维修成本，减少物资存库资金，不断提高设备管理的可控率。

[参考文献]

[1] 张志伟.集装箱正面吊维修中的常见问题分析[J].工程机械与维修，2014（4）：163.

[2] 陈志源.卡尔玛正面吊原理与分析[Z]，2015.

[3] 任振辉，马永鹏，刘军.电气控制与PLC原理及应用[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[4] 上海港机重工.电气工艺安装规范[Z]，2013.

收稿日期：2020-03-23

作者简介：张炜楠（1989—），男，广东汕头人，助理工程师，研究方向：港口设备。