岸桥试车中大梁防扳弯保护的研究分析

岸桥试车中大梁防扳弯保护的研究分析 张志忠摘要：由于岸桥产品的复杂性，各个系统的操作过程必须有足够的保护措施，才能保证各机构的安全运行。岸桥俯仰机构的运行，也需要不断的更新和完善安全保护措施，本文根据项目试车过程中的经验，对大梁俯仰过程的防扳弯保护进行研究分析，意在加强大梁俯仰过程的安全防护，减少安全事故对项目工期和成本的影响。关键词：大梁 防扳弯保护 研究分析 Summary：Due to the complexity of ship to shore cranes,operation of its systems must have safety protection, thus can assure each drive operate safely. Boom operation also need update and optimize its safety protection constantly,this article researched and analysed boom jam protection ,according to the experience gathered during crane function test, to reinforce the safety protection in boom operation and reduce the accident impact to project schedule and cost.Keywords: Boom anti-jam protection research and analysis.一、 引言岸边集装箱起重机（岸桥）是一种特殊的起重设备，是八大特种设备之一，危险性较大，涉及生命及财产安全，因此岸桥产品的安全运行至关重要，其安全保护措施也需根据实际不断加强。大梁在俯仰过程中发生被扳弯事故，会造成项目工期的严重拖延和成本的严重超支，给组织造成巨大的损失，后续也将面临大梁的高难度拆装和修复工作，因此，在积极投身生产的过程中，也要与时俱进，不断开拓创新，积极探索更新的举措来提高产品的安全功能，以避免发生惨痛的安全事故。 图1 大梁扳弯后，拆除拉杆、铰点、钢绞线等，采用浮吊吊至地面修复。 二、 大梁防扳弯保护方案的研究分析1. 俯仰在减速区域的工况说明：俯仰上升的过程中，一般用于安全防护的装置有凸轮限位、卷筒绝对值编码器、停止限位和极限限位。当大梁上升接近停止区域时，凸轮限位先给出减速信号（一般在停止前2度左右），使大梁慢速（10%左右）进入停止区域，到达停止区域时，绝对值编码器会根据大梁的位置发出俯仰上升的停止信号，这个称为软件停止。实际使用中考虑到编码器的位置有时候会出现偏差，没有机械限位的位置准确，所以一般以硬件停止作为大梁上升的停止信号，在俯仰上升停止后，还设置一个上升的机械限位，用于俯仰的安全保护。挂钩形式的大梁在到达上减速时，挂钩会抬起，大梁到上升停止位置后，挂钩才落下，这时大梁再下降到进钩限位动作后才停止，完成整个挂钩过程。锚定形式的大梁没有那么复杂，大梁上升到停止位置就停了，在此位置可以直接插锚或者拔锚。2. 增加力矩限制保护大梁安全的方法分析本文以某美洲项目的实际测试案例，分析通过增加力矩限制的方法，保护大梁结构安全。首先机械设计方面理论计算大梁俯仰行程中，各俯仰角度位置电动机承受的力矩值，确定大梁俯仰到78度范围内的参考力矩值(T0)；确定俯仰缓冲器压缩到1/3-1/2时的力矩值T1确定程序内力矩设定值T2，略低于参考值T1，即T2T1,程序内对应的电流设定值I。表1 在俯仰运行中，大梁在个角度承受力矩值的理论计算方案假设：当大梁俯仰到78度角度范围内，如果存在梯形架钩区的碰撞干涉情况，或者存在大梁停止和极限限位失效（如限位撞杆锈蚀损坏）的情况，此时如果俯仰继续向上运行，将会导致大梁结构受力的增加，电动机受力的力矩会发生变化，如果电动机承受的力矩超过程序内设定的力矩T2，信号会反馈到PLC程序，程序会自动切断俯仰驱动柜，停止马达的运行，继而停止大梁的继续上升，保护大梁结构的安全。3.测试效果：经过与机械工程师和调试工程师的沟通，确定以下各个参数，并要求各个测试人员保持通讯，加强现场的巡检，确保不会发生事故。机械工程师计算俯仰缓冲器压缩一半的力矩参考值T1=1185Nm.程序内力矩设定值T2=1162.8Nm(51%的额定力矩)程序内的电流设定值I=237A(51%的额定电流值)延时设置t=1s减速区速度10%检测范围：俯仰角度超过78度实验结果：各工况下功能正常（大风情况未测试），用户接收该项功能测试缓冲器压缩110mm（缓冲器行程320mm）Jam功能起作用时的力矩值是1157Nm。俯仰力矩保护作用时缓冲器压缩的距离110mm图2 力矩保护作用时缓冲器的压缩量实际情况下，大梁在俯仰过程中，由于俯仰角度越大，俯仰机构电动机承受的力矩越小，可以在俯仰向上的减速到停止范围内，选择电动机承受的最大力矩值T（或者略高于T）作为程序设定的力矩保护值，当意外情况发生，大梁继续上升时，若电动机所受的力矩高于程序内设定的力矩保护值时，程序会切断驱动，停止俯仰的继续运行，保护大梁结构不被扳弯,即使此时大梁结构会稍微受力而变形，但此时的变形处于弹性变形范围内，应该也不会影响大梁结构的机械性能。鉴于出现过大梁被扳弯的现象，可以考虑在梯形架顶部增加一个缓冲器限位，来增加一层防止大梁结构被扳弯的保护措施，此缓冲器限位放在原停止限位和极限限位的另一侧,以这个限位的信号作为一个保护，当原停止和极限限位失效（如撞杆损坏、锈蚀）而失去作用时，此缓冲器限位能停止大梁的继续上升，进而起到保护大梁结构安全的作用。右侧增加的缓冲器限位安装在拉桩上的缓冲器限位的感应板左侧原来的停止和极限限位 图3 原停止和极限限位及新增加的缓冲器限位三、 结束语岸边集装箱起重机（岸桥）产品的俯仰行程中，在梯形架减速区域 ， 目前虽然已有停止和极限的机械限位进行双重检测和保护，但是随着岸桥长期的使用，维修保养的不足，限位的功能会突然失效，或者梯形架区域其他部件不可预见的风险，很可能会导致大梁在俯仰出现被拉完的事故。通过增加力矩限制或缓冲器限位的方法，能够防止大梁在俯仰过程中，由于构件碰撞或者安全限位失效的情况下，最大限度的减少对大梁结构的损坏，减少因大梁