港口大型起重机（精选9篇）
港口大型起重机 篇1
一、引言
金属结构是指以轧制成的型钢及钢板作为基本构件, 采用铆、焊、螺栓连接等连接方法, 按照一定的结构组成规则连接且能够承受载荷的结构物。港机设备的故障中, 金属结构故障约占70%。主要大型设备在满负荷、高利用率 (平均60%) 情况下运转十几年后, 处于在役使用的中后期, 其风险主要体现在最关键的金属结构安全性、稳定性和可靠性方面。金属结构作为设备的承载结构, 其安全寿命就决定了设备的寿命。金属结构出现破坏性事故不仅会使设备失去功能, 而且会给生产和人身安全带来巨大危害。因此, 如何加强大型设备金属结构管理, 一直是港口设备管理人员面临的重点和难点问题。
二、某港口大型设备金属结构问题典型案例
大型港机设备金属结构作为一个承载结构, 由其引发的故障往往是较大故障。下面是自1998年以来某港口大型设备金属结构问题的几个案例。
案例1:翻车机转子金属结构端环、底梁裂纹。1998年10月13日, 首次发现翻车机进出端端环下部拐角处有裂纹, 出端裂纹长800mm, 对其部位进行焊接处理。1999年2月初, 裂纹再次严重开裂, 造成长时间停机修理。
案例2:堆取料机配重坠地。1999年2月, 堆取料机夜班取料作业时, 突然剧烈震动, 随后配重平衡三脚架与拉杆连接处发生断裂, 配重坠地, 臂架折断。
案例3:装船机臂架坍塌。2002年7月6日, 装船机在作业过程中, 主臂架头部北侧主支撑立梁、横梁焊缝开裂, 造成整个臂架坍塌、伸缩部分砸进船的舱内。
案例4:卸船机前大梁结构开焊。2008年, 发现卸船机大梁内腹板与轨道梁焊接连接处在轨道梁立面横向开裂, 长度在500mm以内;前大梁的跨中部位, 逐渐发现微小开裂十几处, 在轨道梁立面横向开裂, 长度在30~60mm。2010年, 再次发现前后门架四根立柱的拐角部位, 出现局部的龟裂现象, 长度达50mm。
案例5:煤堆取料机主臂架变幅拉杆耳板铰点处环形裂纹、耳板与主臂架衔接处裂纹。2009年3月, 煤堆取料机主臂架变幅拉杆耳板铰点处环形裂纹, 裂纹长度320mm。2009年12月, 耳板与主臂架衔接处再次裂纹, 长度130mm。
案例6:煤取料机臂架前倾。取料机在作业过程中, 臂架在堆场45°角取料时, 由于是含水分较大的黏矿作业, 格栅漏斗积料过多, 南侧行走台车整体上翘, 车轮腾空, 臂架前倾触地。
三、金属结构出现问题的原因分析
1. 设计考虑不周
为适应码头大型化、深水化、专业化的要求, 港机设备正向着高效化、智能化和重型化方向发展, 这就对大型港机设备的设计提出了更高的要求。与此同时, 港机设备是非批量生产设备, 大多是为满足客户要求的个性化设计, 其金属结构部分在设计过程中会出现很多的未知因素, 从而产生金属结构的形式和结构间互相干扰、局部结构处理不当等方面的设计欠缺。
(1) 堆取料机配重掉落故障。主要原因是制造单位在结构设计上存在不足, 受力严重失衡, 作业中整机失稳, 导致配重坠落。
(2) 翻车机部分金属结构设计缺陷。端环金属结构设计刚度较弱, 转轴方向刚度严重不足, 轻微外力就可引起严重轴向变形, 端环翼缘板下拐折角过度弧太小, 在此拐角腹板沿辐射方向拼接。
2. 制造安装不良
港口机械金属结构的构件大多采用Q235、Q345等材料, 且大多数是焊接成型的薄壁结构。而焊接对疲劳强度和稳定性均有重大影响。目前许多在役机械的焊接结构在设计初期并未考虑疲劳、断裂等问题, 因而这些结构潜伏着危机。安装过程中, 由于安装人员为省时间而采用气焊烘烤、气割等违反操作规程的安装手段, 导致运行时出现问题。如装船机臂架坍塌的主要原因是主臂架框架结构焊缝制造时存在夹渣、单面焊、根部未焊透等缺陷, 大部分为四级焊缝, 在长期交变载荷作用下, 发生疲劳裂纹、失效破坏。卸船机前大梁结构开焊, 主要原因是在设备制造时焊缝没有包角, 造成结构局部裂纹。
3. 交变载荷导致疲劳破坏
港口设备要长期承受大负荷动载冲击, 且多为周期性交变载荷。众所周知, 交变应力会对设备的金属结构造成变形、焊缝开裂、结构疲劳裂纹、连接件和固定件松动等现象。疲劳破坏是大型设备金属结构失效的主要形式, 在役设备中后期此问题特别突出, 严重时会导致设备破坏性坍塌。如翻车机转子结构端环、底梁开裂故障。主要原因是端环局部结构处理欠缺, 造成金属结构在循环交变应力作用下发生极早疲劳破坏。再如煤堆取料机变幅拉杆耳板裂纹, 反复承受扭摆交变载荷也是产生裂纹的重要原因。
4. 外部力量产生结构变形及锈蚀
港口大型设备金属结构由于误操作与船舶、火车、地面车辆、货垛等碰撞而造成异常冲击, 危险断面应力过大带来严重失稳、变形。此外结构中长杆件较多, 如臂架、撑杆、立柱等, 在作业过程中, 由于风载会带来失稳或变形。
港口大型设备的许多部位长期被潮湿的海水盐雾、积料覆盖, 渗入金属结构箱形梁内的积水, 这对金属结构具有腐蚀作用。锈蚀使结构件的有效厚度减薄, 截面超过临界状态便会产生裂纹源, 形成安全隐患。
5. 整机结构的平衡问题
大型设备作业过程中由于局部物料积聚造成整台设备失衡, 最终导致车轮“腾空”现象, 使多点受力的设备变成两点或单点受力, 易造成大型设备受力点的金属结构使用安全存在显性或潜在威胁。严重的造成支撑部位垮塌, 如煤取料机前倾故障。
四、提高金属结构故障管理水平的对策
1. 公司内部管理工作
(1) 日常检查。设备的检查是发现隐患最简单、最直接、最可靠的方法, 是任何时候都不能忽视的办法, 是防范事故的最后一道防线。
首先, 要明确检查重点。大型设备是一庞大的金属结构体, 如采用漫无目标的全部检查, 既费工费力, 也查不到关键点。金属结构体分解为若干个受力构件, 每一构件都有各种工况下的受力分布和应力集中的部位, 而检查重点应放在这些应力集中的部位。因此金属结构要在进行受力分析的基础上, 找出应力集中的关键部位。一般情况下根据重要程度把这些部位进行ABC分级管理。应力特别集中, 一旦出现问题可能造成严重后果的受力点, 确定为一级检查点, 在结构上做一种颜色的标识A。对于应力比较大的受力部位确定为二级检查点, 在结构上做另一种颜色的标识B, 其他部分定为三级检查点C。每一级都有相应的检查周期、检查标准, 有专门的责任人和记录表格。
其次, 落实检查制度。抓好设备管理相关人员的分工, 落实好起重机司机在设备管理方面的职责, 提高司机责任心。司机与设备朝夕相处, 在运行操作期间最能直接的感受到各种工况下的设备运行情况, 往往是查觉隐患的第一人。加强设备清洁保养时的检查, 实践多次证明了“擦设备能擦出效益, 擦出安全”的道理。
设备主管是所管设备安全、技术的第一责任人, 他们的检查最为关键。他们的责任心和素质水平基本代表了金属结构安全管理的水平。大型设备金属结构隐患发展到后期才是直观的、显性的, 但初期是潜在的、隐性的, 专业水平高的主管, 可在受交变载荷作用下通过结构疲劳时反映在外观上的形变、局部锈迹、表层油漆剥裂等表象来分析判断, 提前发现隐患。
第三, 注重日常分析评价。设备主管对于局部结构受力判断不准、货种的变化带来工况的变化、维修和改造后带来结构受力的变化转移等情况, 其检查点的要求应及时做出调整。对于修复后结构缺陷进行跟踪, 对设备隐患情况每月进行分析评价, 及早提出操作、保养和维修措施。
(2) 开展设备的简单检测。利用超声波探伤仪、磁粉探伤仪、磁记忆金属探伤仪、振动检测仪等先进检测仪器开展无损探伤、应力测试、温度检测、超声测厚等项目的检测。对检测结果分析判断, 促进设备的操作、保养和维修。
(3) 隐患的分析和维修方案研究。在公司范围内将主管工程师、维修高级技师、公司主管部门专业人员组成的公司金属结构专家组, 对出现的开焊、裂纹、破断、变形等现象做出全面、系统的分析, 找出原因及探讨纠正、改进的管理措施, 制定好修复方案及做好实施过程的组织工作等。
金属结构修复方案至关重要, 好的方案实施后可使隐患得到彻底解决, 差的方案可能使隐患重复出现, 甚至带来更坏的结果。在修复时一般不只是简单将裂纹焊接起来, 而是结合加固与结构优化改造进行, 避免故障在同一部位再次发生。常规的办法是简单加固修复 (煤取料机、堆取料机臂架拉杆耳板裂纹等) 、局部结构改造 (装船机固定臂架端口支撑轮架) 和大范围的整体改造 (翻车机转子金属结构改造) 等。一些港机制造企业对大型设备金属结构损伤后的修复方案制定与现场施工等有着较高的能力和水平, 港机使用单位遇到较大的问题时, 可以寻求港机制造企业的协助。
2. 加强与外部交流
(1) 与港口同行的交流。各港口在长期的生产管理实践中, 形成了各自的优势和特色, 可能遇到的问题各不相同。如管理体制、规章制度、管理方法手段、解决方案、外部信息等, 通过与其交流可以取长补短, 相互借鉴。应主动走出去, 到相关行业参观交流或定期交流, 互相借鉴学习, 以此提高港机金属结构管理水平。
(2) 与设备设计制造厂家、专家交流。加强与设备设计制造厂家和相关单位的技术人员的交流, 可以从中了解到设备出厂前有关设计、制造的情况, 获取有用信息。金属结构出现问题时能够从设计、制造、管理、使用环节更加全面的分析研究, 提出合理的修复、改造方案和施工工艺。
(3) 与高校、科研院所交流。高校、科研院所掌握着大型设备金属结构检测及评估的最新技术并具有最权威的资质, 加强与其交流, 对港机设备金属结构的检测及安全评估、管理责任的界定、重大改造决策的审查有着重要的依据。
3. 建立金属结构安全档案
针对大型设备的结构特点和运行状况, 逐步建立起设备金属结构安全运行电子管理档案, 档案内容应包括:设备概况、使用年限、使用中出现过的问题、安全巡检点结构强度数据库、振动数据库以及其他状态测试数据等。通过对设备运行状态关键参数的监测, 并综合作业记录动态反馈信息, 将逐步形成完善科学的设备管理计算机控制系统, 以设备故障部位为对象建立故障分析模型, 提出日常巡检、点检关注部位, 为设备检查、保养、维修及更新等提供依据。
4. 对设备进行检测及评估
出现以下情况:港口大型设备金属结构关键受力部位多处产生开裂、变形;整体结构出现较明显的弯曲、凸凹变形;或高利用率下在役中后期等, 设备每隔3~4年应寻求专业检测机构对其进行检测及评估。一般采取的程序和方法如下。
(1) 编制检测及评估大纲。由于港口大型设备属于特种设备, 各设备之间结构差异较大, 且使用情况也不尽相同, 因此, 在编制检测及评估大纲时, 要查阅设备有关的设计、运行和维修等技术档案, 了解金属结构的使用、损伤情况, 尤其是关键的和已出现损伤部位的情况, 有的放矢的确定检测及评估内容。
(2) 针对不同的失效形式进行检测。 (1) 结构尺寸和表面大缺陷检测。设备经过长期的运行后, 负荷越来越重, 主要结构可能产生下挠、侧弯、箱体结构面板产生凹凸变形问题。检测仪器采用钢丝、水准仪、激光直线仪等。 (2) 进行机械性能和应力测试。疲劳破坏是金属结构失效的主要形式, 疲劳破坏是交变应力引起。通常采用电阻应变片和动态应变仪来进行检测, 并随机检测载荷下构件的时间历程。 (3) 进行声发射检测。大型设备金属结构的检测量非常大, 一方面不能采取不计成本的逐点检测, 另一方面要尽量避免漏检。采用声发射检测可以快速全面的确定缺陷的大体位置及其活动程度, 提高检出率。检测仪器为声发射检测仪。 (4) 进行裂纹和焊缝 (缺陷) 的检测。在声发射检测出缺陷的大体位置的基础上再进行详细的检测, 以便找出缺陷的具体位置、大小程度等。采用方法是目测、磁粉渗透和超声波检测。
(3) 有限元分析计算。对结构的关键部位, 采用上述检测的实际结果进行有限元分析计算, 尤其要对位置非常重要、应力较高的部位进行网格化处理。通过有限元的计算分析, 确定局部和整体应力较高区域, 验证设备整体强度是否满足要求。
(4) 安全评估。安全评估主要从两个方面进行, 一个是静载下的断裂安全评定, 另一个是疲劳安全评估, 利用 (2) 、 (3) 的结果对构件的缺陷、材料性能以及应力情况进行分析, 然后根据相关标准, 对缺陷乃至整个设备进行安全评估。
五、结束语
安全可靠的设备是港口完成各项指标、创造经济效益的重要保障。采用科学、有效的管理手段对港口大型设备金属结构进行管理会给港口带来超值的回报。在大型设备初始设计、制造、安装过程中, 对金属结构进行有限元分析、计算和优化设计, 严格按照有关工艺规范施工, 可避免金属结构的先天不足;在投产运行过程中, 可对设备金属结构重点部位安装在线检测系统, 实时监控结构的受力状态和变形大小, 甚至与互联网连接将各类信息传输到设备管理中心进行分析, 以提高在役期设备的管理水平。加强港口大型设备的金属结构管理, 确保设备安全运行, 对港口的科学与和谐发展, 具有重要的现实意义。
摘要：通过对大型港口起重运输设备金属结构故障模式及机理进行深入探讨, 对金属结构开裂、失稳等故障原因进行剖析, 并从内部工作制度和安全检测评估入手, 提出提高大型设备金属结构管理水平的对策, 以保证设备本质安全和延长使用寿命。
关键词：起重运输设备,金属结构,故障管理,安全管理
参考文献
[1]交通部水运司.港口起重运输机械管理手册 (M) .北京:人民交通出版社, 2002
[2]卢家森, 张其林.金属结构稳定问题的可靠性研究评述[J].同济大学学报, 2005
[3]马乔林.港口机械检修技术 (第二版) (M) .北京:人民交通出版社, 2010
港口大型起重机 篇2
问题：现代集装箱港口应用最广泛的桥式起重机械有哪些，请图文并茂概述桥式起重机发展历程。
一、现代集装箱港口应用最广泛的桥式起重机械有哪些？
现代集装箱港口应用最广泛的桥式起重机械主要有：龙门起重机（门式起重机）和装卸桥。其中，龙门起重机（gantry crane）是水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一种桥架型起重机。这种起重机在地面轨道上运行，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。主要以龙门吊为代表。装卸桥也是一种大型的起重机，主要在港口码头，车站等处用于室内外装卸货物。在集装箱港口中，主要以岸吊为代表。
二、桥式起重机
（一）特点：。
桥架类型起重机的最大特点，是以桥形金属结构作为主要承载构件，取物装置悬挂在可以沿主梁运行的起重小车上。桥架类型起重机通过起升机构的升降运动、小车运行机构和大车运行机构的水平运动，在矩形三维空间内完成对物料的搬运作业。
梁式起重机和电动桥式起重机是两种典型的桥式类型起重机。
（二）发展历程
1.示意图
2.主要代表
（1）电动葫芦：
电动葫芦简称电葫芦,是一种轻小型起重设备。
多数电动葫芦由人使用按纽在地面跟随操纵，或也可在司机室内操纵或采用有线（无线）远距离控制。
电动葫芦同过电动机的动力，并通过变速装置（变速齿轮）进行适当的减速后，带动卷筒转动，从而实现对货物的升降。
可以说，电动葫芦是近现代所有起重装置的始祖。其工作原理至今仍在是用。
（2）梁式起重机；
随着工业经济的发展，单一的点 的工作模式已经不适应生产的需要。于是，梁式起重机得以发展起来。
梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机。
单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。
双梁桥式起重机由直轨、起重机主梁、起重小车、送电系统和电器控制系统组成，特别适合于大悬挂 和大起重量的平面范围物料输送。
（3）其他形式的桥式起重机
第二次世界大战后，集装箱运输得到了前所未有的发展，国际标准化组织(ISO)为集装箱规定了统一的规格 , 重量 , 现已形成了一个完整得体系.随着集装箱运输的发展 , 出现了各种类型的集装箱装卸机械 : 集装箱铲车 , 叉车 , 桥吊 , 龙门式起重机 , 跨运车等.其中龙门吊、岸吊就是其中之一。
龙门起重机 龙门起重机，水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一种桥架型起重机。这种起重机在地面轨道上运行，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。龙门起重机的起升机构、小车运行机构和桥架结构，与桥式起重机基本相同。由于跨度大，起重机运行机构大多采用分别驱动方式，以防止起重机产生歪斜运行而增加阻力，甚至发生事故。龙门起重机的起重小车在桥架上运行，有的起重小车就是一台臂架型起重机。桥架两侧的支腿一般都是刚性支腿；跨度超过30米时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷作用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大,为防止在强风作用下滑行或翻倒，装有测风仪和与运行机构联锁的起重机夹轨器。桥架可以是两端无悬臂的；也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。龙门起重机分为4种类型。这里主要以龙门吊为例。用于集装箱码头。拖挂车将岸壁集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到堆场或后方后，由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走,可加快集装箱运载桥或其他起重机的周转。可堆放高3～4层、宽6排的集装箱的堆场，一般用轮胎式，也有用有轨式的。集装箱龙门起重机与集装箱跨车相比，其跨度和门架两侧的高度都较大。为适应港口码头的运输需要，这种起重机的工作级别较高。起升速度为8～10米/分；跨度根据需要跨越的集装箱排数来决定,最大为60米左右相应于20英尺、30英尺、40英尺长集装箱的起重量分别约为20吨、25吨和30吨。
装卸桥, 由龙门起重机加大跨度发展而成的一种桥架型起重机，又称运载桥。用于露天贮料场、港口和铁路货站等处。普通运载桥与大型门式起重机的结构相似。
特点是：①搬运对象主要是大批量的散状物料；
②跨度大，一般在30米以上，有的达170米；
③作业频繁，生产率高，一般为500～1500吨/时，工作速度高，起升速度为60～70米/分，小车运行速度为100～350米/分，工作级别较高；
④运载桥的运行机构只用以调整工作位置，是非工作性机构。当跨度较大时，运载桥的桥架支承在一条刚性支腿和一条柔性支腿上。桥架与两条支腿可采用螺栓联接；与柔性支腿的联接也可通过球铰或柱铰，使柔性支腿可相对于桥架有一定范围的偏斜。桥架由桁架梁组成，起重小车在它的上弦杆或下弦杆的轨道上运行。有的小车有回转臂架，相当于一台在桥架上运行的臂架型起重机。
在港口岸壁运行的集装箱运载桥（岸吊），是一种特殊结构的大型起重机，专用于船舶的集装箱装卸工作。两侧一般都是刚性支腿，形成坚固的门架，桥架支承在与门架连成一体的上部构架上。带有集装箱吊具(见跨车)的小车在桥架上运行。伸向海面的长悬臂通常是可俯仰的。非作业状态时，悬臂可吊起在80°～85°仰角处，使运载桥让过船舶上的最高点。作业时悬臂放平。也有些悬臂是固定的。
总体概括来说，桥式起重极的发展，是由点到线到面再由面到空间的一个发展过程。未来的发展必将会向更多的空间延伸。
港口起重机防风管理实践 篇3
1 目前常见的港口起重机防风装置以及存在的缺陷
说到港口起重机的防风装置, 就目前来看, 大体上可以归结为两种, 一种是防台风装置, 另一种就是防突发性阵风的装置, 下面就详细介绍两种装置以及存在的缺陷。
1.1 防台风的装置以及存在的缺陷
首先来说, 这种装置是在港口的起重机没有工作时使用的, 目前在门式起重机中应用的比较多, 对于这种装置, 也可以进行细分。首先是夹轨器, 这是现在应用最为普遍的, 在其正常的工作当中, 主要应用杠杆原理, 通过大车轨道与钳口之间形成的摩擦力来防止起重机向下滑。在这当中, 说到的摩擦力的大小, 主要取决于摩擦系数以及在夹钳上施加的力的大小。然而, 夹持力的大小往往都是一个定值, 而风速任何人都无法控制, 如果风速达到夹轨器防风的最大限度, 那么就非常容易导致安全事故的发生。其次是铁鞋, 这类防风装置利用的主要是起重机的自重作用, 使得其在轨道上产生滑动摩擦力, 这种滑动摩擦力会把起重机固定好。虽然说铁鞋这种防风装置在使用上很简单, 但是目前往往会因为使用的不当而达不到理想的效果, 包括铁鞋的外形以及构造上都可能导致使用效果的不理想。再有就是锚定防风装置, 这类防风装置具有操作简单, 轻便等优势, 这种装置可以有效地防止台风过大而导致起重机受损, 但是局限在于刚性连接, 刚性连接往往会导致起重机倾倒。
1.2 防突发性阵风的装置以及存在的缺陷
在防突发性阵风的装置上来看, 也有三种。首先是制动轮式的装置, 这种装置的构成很简单, 主要就是在高速轴上增设了一套能够进行延时发生制动的装置, 这种装置可以在紧急情况下防止起重机被吹走。第二种是电动铁鞋式的装置, 和前面说到的铁鞋式的防风装置大体上相同, 利用摩擦力来进行制动的。最后一种是轮边的制动器, 它可以安置在每一台车上, 可以当作紧急的制动器, 这一点对于上面说到的夹轨器来说, 是难以达到的。然而, 制动器往往都会安装在电动机的轮轴的下面, 这就要求在实际的操作当中, 时刻的注意制动的程度, 切不可过猛, 需要调小制动的力矩, 但这样一来, 起重机的防风能力就会下降。
2 港口大型的起重机防风中的注意事项
首先来看, 港口大型的起重机的防风工作的前提是时刻保持各个方面的工作的可靠性, 工作人员需要时时刻刻的对这些大型的设备进行检查, 每次检查都要做好记录, 哪里有缺陷要及时的上报, 包括器械的停放位置, 器械的工作状态等等。另外, 对于一些大型的起重机来说, 如果遇到级数较高的风时, 一定要立刻切掉电源让其停止工作, 并且及时的做好其他项的防风处理工作。大型的起重机在台风的到来之前, 一定要使其在规定位置放置, 并且依照相关制度做好一系列的防风措施, 与此同时为了慎重起见, 在起重机的机身上系好缆绳。
对于那些特殊的起重机, 比如说轨道式的大型起重机, 在防风上一定要提前装配好一些防滑以及进行制动的装置, 而且防滑装置也不可以随意的进行装配, 一定要根据起重机的规格来进行配置, 一般都是要求防滑装置能够确保起重机在风速至少为三十五米每秒的台风或是突发性阵风的作用下不发生滑动现象。并且还要研究所在地区在近一百年内受到台风或是突发性阵风带来的影响, 根据当中规模最大的一次做出防风标准。
轨道的设计要尽量保持平坦, 同时要求在轨道的两侧要保持与码头的紧固, 与此同时, 要在此基础上进行钢筋混凝土的再处理, 另外, 防风警报装置是必不可少的, 用它来对于风速水平进行时刻的预报。港口的起重机要时刻的进行调整, 在台风来临时要时刻的检查防风设备是否发生故障, 一经发现问题, 要立即进行处理, 确保防风安全进行。并且, 在台风过后也要对设备进行认真的核查, 及时的处理受损部位。
3 对于港口起重机防风防台的建议
要做好充足的准备工作, 在这方面, 要根据所在地区的具体情况具体分析, 设置足够的锚定装置, 与此同时, 对于那些防风防台能立较差的起重机, 制定有效的改进方案, 确保在台风或是突发性阵风来临时能够有效的进行防范。另外, 要制定好相关检查制度, 定期的进行防风装置的性能检查, 确保起重机的防风装置的防风防台能立能够完好保存。
正如前面所说, 需要给大型的起重机配置防滑设备以及制动设备, 另外要求防滑装置能够确保起重机在风速至少为三十五米每秒的台风或是突发性阵风的作用下不发生滑动现象。与此同时, 在实际的防风设备中, 我们要做好预防风速为五十五米台风或是突发性阵风的准备。
厂商要抓好设计制造的源头, 以此来保证大型的起重机在级数较高的大风中的安全, 对于起重机的制造工艺流程一定要抓好每一个细节, 相关设计一定要进行技术交底, 审查工作一定不能有一丝一毫的松懈, 在这方面可以参考关于起重机的设计规范。
最后, 我们要将防风系固的缆杆在起重机上直接系固, 切不可系固在大车的横梁上, 这种做法非常的危险, 很容易导致安全事故的发生。与此同时, 要保持缆杆时刻都具有预紧力, 这一点也非常重要。
4 结语
目前, 我国对于港口起重机的防风管理还存在着诸多的局限性, 港口起重机在使用的过程中往往会由于这样或是那样的原因而导致其防风装置失去作用, 进而引发了一起又一起的事故。单纯的修理机械故障难以解决这个问题, 要想在根本上对港口起重机的防风管理进行改善, 就必须多方面的进行整治, 包括人员管理、技术常规、监察制度等都需要认真的做好调整, 不能因为风险低就不引起重视, 抓住每个细节, 将整治落到实处。另外, 在进行港口起重机的防风装置的设计上, 要根据起重机的规格进行认真分析, 在此基础上, 将防风防台落到实处。
参考文献
[1]龚舒, 胡雄, 周玉忠, 等.港口起重机防风能力测试的一种实用方法[J].上海海事大学学报, 2005, 6 (15) :11-12.
[2]侯晓勤, 徐长生.港口起重机防风试验研究[J].物流工程与管理, 2009, 3 (15) :9-10.
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港口大型起重机 篇4
第1页：港口视频监控系统需求分析
前言
随着全球一体化进程的加快和国际经济活动的日趋频繁以及供应链管理思想的兴起，现代港口特别是大型枢纽港的地位越来越突出，如何加强对大型港口调度、安保等各方面的管理成为建设和管理者需要面对的严峻问题。
天地伟业大型港口视频监控系统是采用传统视频技术与现代通信技术相结合的技术手段，对远端场景进行传感成像、信号传输、集中监视、图像记录以及联动控制的安全技术防范和管理系统。由于其直观的效果，日益成为现代大型港口管理的重要组成部分。
按照港口数字化视频监控系统的总体规划和设计要求，建立和完善港区各作业区域，锚地、航道、泊位、堆场、门卫、公安交通、环境监测等数字化视频监控系统十分必要。在码头各作业区域建立视频监控系统的基础上，为海关、港口公安局、海事局、边防等其他协作单位，提供监控点及相应的控制手段，与以上单位建立统一和共享的视频监控网络，逐步完成港口的数字化视频监控系统建设。
港口视频监控系统需求分析
监控范围
集装箱码头、保税仓库等货物集散地的监控；海关监管的重点场所；帮助海关边检部门掌握辖区动态，开展反偷渡工作；码头前沿的船港界面；危险货物作业过程；重大危险源；引航；港口设施保安计划落实情况；进出港车辆、人员、船舶、货物。
港口视频监控常见问题
1.建设周期长，设备部分老化。以某大型港口一期为例，该码头自1998年开始建设监控系统，10年间曾经历过多次系统改造和维修，但是基础的线路、一些设备连接和承载系统都还是旧的，接触不良的故障时有发生，因光缆老化和外力中断的故障在最近4年间就发生过3起。其他码头这样的情况也不少见。
2.各码头监控系统建设各自为政，建设标准不统一。全港对于监控系统的建设没有一个统一的标准，各码头公司都有自己一套独立的系统结构。在海关的监控室可以看到四五个码头公司提供的视频监控系统，各个系统都不一样，各系统资源不能共享，使用、维护和修理，非常麻烦。
3.各联检专网之间设备重复投资，信息无法共享。目前各口岸联检单位都有通过网络进行视频监控的需求，但由于边防公安网、海关专网、海事专网、各码头局域网络之间不能互连互通，造成几乎每个需要监控的单位都单独做了一套监控系统，重复投资、浪费资源的情况相当严重，并且各系统之间的视频资源无法共享。若单独共享前端摄像头采集的图像信号，则意义不大，且在控制权限方面会更加混乱。
第2页：港口视频监控系统架构分析
港口视频监控需求特点
1.监控范围大。港口监控点的选择，应将摄像机安装在港区的灯塔制高点，这样视野宽、无障碍，可尽量少设监控点，使每个监控点监控覆盖的码头面积最大。
2.全天候监控。港口监控点要全天候工作，这就需要选用红外敏感型彩色转黑白摄像机和日夜两用型镜头，并且在3km外能看清人物活动；选用螺杆传动的室外一体化重载云台。为了减少远距离图像的抖动，摄像机的安装也要确保牢固稳定。
3.电磁干扰问题突出。港口一般都经过几十年的不断建设，设备、强电、弱电多种系统交叉运行，电磁干扰问题无处不在，因此要获得好的监控效果，必须考虑系统抗干扰的问题。
4.避雷接地必须安全可靠。监控系统的软肋是前端的避雷与接地，前端设备的避雷与接地直接影响整个工程的安全性和可靠性，忽视避雷与接地可能给用户带来巨大的的损失。避雷原则是所有设备都要安装在避雷针的保护范围之内，接地电阻不大于10，避雷与接地的特点是环境决定并影响避雷与接地的实际效果。
5.系统资源共享。港口监控系统不但要满足生产、管理的需要，还要满足边防检查、海关、海事部门的监管需要，因此，需要解决图像资源共享和控制权限的分配问题。
港口视频监控系统架构分析
系统架构特点
1.新建设的港口可视化系统具备数字化、网络化的特点，可以远程观看控制，提供开放式的接口规范，可方便实现外部监控；
2.采用模拟与数字结合的方式，前端到调度室监控中心采用模拟传输和控制方式，保证了图像质量和操作实时性，在调度室监控中心进行数字化；
3.以光纤为主要传输手段，配合采用其他多种灵活的传输手段；
4.采用数字化组网方式，为各监控中心提供高清晰度图像和运行安全可靠的视频系统；
5.建立统一的管理平台，统一权限管理，统一规划建设实现多级管理要求；
6.整个系统具备可扩展性、稳定性，适应港口环境；
7.满足港口业务系统、海关、港口公安局、海事局、边防等多个监控中心对监控点位合理分配和权限控制的要求；
8.实现网上浏览与控制；
9.实现船舶、货物进出港的全过程、全方位系统跟踪管理。
第3页：调度室监控中心系统架构
系统整体拓扑架构
按所处地理位置的不同以及实现功能要求的不同，天地伟业港口视频监控系统的整体结构分为三级：前端监控点、各调度中心、总控中心。实现的流程包括：前端信号的采集、信号的传输、后端信号的编码处理、用户访问。根节点是港口的总监控中心，一级父节点是各调度中心，子节点是分布在各个港口的监控前端。系统中虚线部分是用光纤传输，通过光端机将前端的视频信号、控制信号传输至调度中心，由调度中心的矩阵系统进行集中管理。为实现数字化网络监控，在调度中心安放视频编码设备，将模拟信号转换成数字信号，在网络中传输。各调度中心汇集到总监控中心，在总监控中心实现所有系统的集中管理。
调度室监控中心系统架构
在调度中心，光端机视频输出视频信号首先进入视频分配器，分别向矩阵系统和视频编码设备系统提供视频输入。视频控制矩阵输出到大屏设备，其中视频编码设备将模拟信号进行数字化处理并介入到网络系统中。视频转发服务器（或称：视频代理服务器）统一管理和转发视频数据，以主要解决视频编码设备的性能差异和缓解网络干路的带宽压力。用户登录到视频平台服务器，并从视频转发服务器获得视频数据流完成监控的应用过程。
其中，视频监控头（含协议解码器与云台）以及与监控中心连接的视频线，控制线，光纤，电源等属于设备链路层，是整个可视化系统的基础设备，提供影像采集及传输功能。视频矩阵负责前方各监控点的接入在控制室负责各路视图频间的切换输入显示等，视频编码设备与矩阵连接负责将视频信号控制信号转换成IP协议的数据接入到网络，这两部分输入中间耦合层，另外视频编码设备与视频矩阵的连接需要与矩阵的控制协议，波特率，协议编号等对应。管理平台服务器及视频转发服务器对应系统核心层，是整个系统的管理核心，服务器支撑管理平台的运行，为各系统的视频调用提供接口，存储设备提供录像存储与流媒体服务等功能，供其他系统对录像片断及场景抓拍的调用。调度室内工作人员可以在计算机系统内切换视频画面，浏览视频录像等，网络用户可以利用现有网络内计算机在应用系统上使用可视化系统。所有数字视频信号基于MPEG4的高清格式（D1720×576）传输，带宽占用约2Mbit/S。
软件架构及功能
主要是基于通用流服务体系架构(Universal Streaming Service Architecture，USSA)，由图形化GIS信息服务、权限分级管理、视频通用接口、后台管理服务、流媒体管理服务、关联触发服务、视频会议管理、自动调度控制台等服务组成，通过应用服务、流媒体传输服务、数据库服务、Web服务、JSP页面、ActiveX控件、各种驱动程序等基本模块实现软件功能，提供现场实时监视、多分屏切换、云镜控制和轮巡、录像和回放、报警和联动、强大的用户权限管理和安全认证等，可以方便地实现远程监控、分布式监控（跨区域多级、多中心监控）、分布式录像、组合报警策略等。与网络设备的组播功能配合，还可以有效减少网络流量，保证网络畅通。
随着管理水平的提高，可视化系统作为现代化管理的先进载体，将可以与生产经营管理系统相结合，逐步把生产经营管理系统的主要内容如：安全、船舶动态、指泊、车、库场、筒仓等作业信息通过可视化系统直观显现出来，使生产经营管理系统更加贴近实际使用需要。
第4页：港口视频监控系统应用趋势
港口视频监控系统应用趋势
高分辨率数字监控
应用高分辨率IP视频监控可以有效减少视频监控系统中摄像机的数量，减少监控人员的劳动强度，提高图像质量，提升监控水平；而且在一旦发生安全或者其他事件的情况下，又能提供清晰的监控录像分析事件发生原因或追究事件责任。因此，应用高分辨率IP视频监控可以作为港口视频监控系统发展的方向之一。
智能视频分析
智能视频监控是结合对运动目标的智能跟踪和识别技术，采用背景减除和模式识别的原理和方法，检测和识别视频中的运动物体，然后进行跟踪并记录各个物体的运行轨迹和运动信息，再实时分析这些运动和预设的报警事件是否吻合，如果吻合，则发出相应警报，以便进行干预或处置。
智能视频监控系统的构成与通常的数字化、网络化视频监控系统基本相同，主要包括完成视频数据采集的数字摄像机、应用处理的编码器与视频服务器、传输控制的路由器、存储的DVR、视频查看的监视器和管理系统软件等，所不同的是智能视频监控系统在数字摄像机或者管理系统软件中配置了智能图像处理系统。
港口大型起重机 篇5
关键词：门式起重机,回转支承,故障控制
港口门式起重机当前主要采用转柱式与转盘式两类回转支承结构。因转盘式回转支承性能稳定、制作简单、结构优化, 所以多数门式起重机采用此种类型。作为回转机构与固定机构连接的关键部件, 回转轴承的工作性能将直接对门式起重机的正常及安全使用产生影响。另外因使用维护不合理、安装精度较差等因素的影响, 回转轴承也会出现各类隐患及故障, 这在一定程度上加重了起重机的故障发生率。
1 港口门式起重机回转支承故障模式及机理
1.1 回转支承故障模式
1) 因制造、设计、安装不合理等引发的故障:a.回转支承安装精度较差或加工制造粗糙等导致的滚道局部变形;b.连接结构刚度较差, 回转支承是起重机结构刚度的薄弱部位, 若上下连接支承刚度不足, 则很可能引发变形, 非正常产生的应变能会导致连接处结构疲劳开裂或周期性弹性变形;c.滚动体制造精度较差, 如安装间隙不足或滚动体太密;运行时滚动体会接受轴向力而导致滚动体间出现挤压, 当局部运行阻力增大时滚道同滚动体间的摩擦系数也会增大, 由此会大幅度减小回转支承的使用寿命。[1]2) 因使用、操作、维护不合理引发的故障:a.回转支承中连接螺栓崩裂或连接结构开裂等, 此类故障一般难以在早期监测出来, 或因其故障部位过于隐蔽而不容易发现, 故障严重时可造成整体支承变形断裂;b.回转支承运动磨合不佳;通常而言, 当润滑状态较好、使用得当, 在适宜周期内磨合过程很快即可完成, 但如果经常让支承处于超负荷工作状态, 则可能导致疲劳点蚀及过度磨损;c.滚道变形严重, 滚动体崩裂;在过量负载条件下, 滚道可能产生局部或整体变形而引发滚动体破裂或变形, 进而使回转失灵。
1.2 故障机理
1) 疲劳剥落损伤。疲劳故障为回转支承失灵的重要原因, 出现疲劳剥落的方式是滚道与滚动体在接受负载的同时进行相对运动, 在交变载荷影响下, 在其表面下固定深度范围内会产生裂纹, 随后扩散至表层, 直到出现大片剥落, 形成凹坑。回转支承运行时, 疲劳剥落会导致支承出现冲击, 这时会产生噪声及振动的加剧, 原因为支撑接触到凹坑时会引发碰撞而导致振动冲击。
1.3 螺栓松动
作为回转支承的基本构成部件, 螺栓的主要功能为连接回转支承的上下结构, 若螺栓过紧, 会造成回转支承受压过大, 进而引发螺栓断裂;在支撑工作一段时间后, 螺栓也会产生松动问题, 其会降低支承的刚度。
1.4 磨损
回转支承滚动体与滚道的相对摩擦运动及杂质异物的侵入是磨损发生的常见原因。磨损会增大回转支承间隙, 降低其运行精度, 同时会形成较大的噪声及振动。另外滚道与滚动体间重复的、微小的相对滑动也会形成微振磨损。
1.5 局部阻力过大
因门式起重机结构及工作特点, 回转支承常会出现润滑不良的问题, 当滚道内杂质过于集中时, 产生的巨大局部阻力会加速回转支承的局部磨损。
2 港口门式起重机回转支承故障控制
1) 调整回转支承装配间隙。根据安装原则, 应严格调整回转支承滚道与滚动体的装配间隙, 其值应控制在0.3~0.5m m之间。但因工艺制造等因素的影响, 控制要求常难以达到, 由此便会增大支承的回转动载。在实际设备验收过程中, 因严格控制质量审核, 部分条件下可驻厂监造。2) 恰当计算回转支承载荷及承载能力曲线。疲劳寿命与最大静载是回转支承选型设计的主要依据。依据支承标准通用的载荷计算方法, 应依据门式起重机运行环境选用恰当的动载荷系数。门式起重机最高静载系数为1.45, 寿命安全系数为1.7, 回转支承寿命曲线则是依据支承回转360°为一圈、周转3万圈制作的, 这同起重机只在有效回转范围的运行差异较大。但起重机回转支承在某范围内产生疲劳失效时便可确定整个支承失灵, 所以应依据在实际回转角度内总共的计算循环次数来分析轴承的寿命。通常轴承生产厂家会提供回转支承承载能力曲线图, 在选型设计时, 依据实际计算载荷相应的承载曲线选定合理的轴承型号。承载能力曲线有两条, 一条为疲劳寿命曲线, 用于校正审核;另一条为极限静载曲线, 用于早期选型。3) 合理选用轴承型式。回转支承属于高精度运行设备, 港口门式起重机的回转支承需同时承受较大的径向荷载、轴向荷载与倾翻力矩的作用。当前回转轴承有单排交叉滚子、双排球、单排球型及三排圆柱滚子四种型式。因三排圆柱滚子轴承能同时承担径向力、垂直力和倾覆力矩作用, 其可适应门式起重机回转支承的受力方式, 所以在选型过程中应优先考虑。若为小型起重机, 还可选用交叉滚子轴承、双排异径球。4) 严格控制回转支承制造标准。a.支承材料;回转支承通常有42C r M o与50M n两种材料, 当没有特殊要求时生产商通常选用50M n, 而依据支承强度等级则应选用42C rM o。b.支承热处理;作为支承技术要求的基本步骤, 热处理通常包括滚道热处理、支承整体热处理、齿面热处理等。滚道热处理一般为淬火;整体热处理包括调质和正火, 可依据实际设备运行条件确定;齿面热处理则包括调质、正火和淬火, 正常情况下应有调质要求。5) 加强回转支承的操作维护。a.避免回转支承螺栓松动或断裂:依照维护要求, 当回转支承运行超过100h时应即时检修螺栓的预紧力;此后应按照500h的工作周期进行重复检查, 以确保预紧力充足。一般当螺栓工作14000h或7年后应整体更换新型螺栓。b.定期做好润滑。回转支承的润滑需考虑润滑周期、润滑脂类型及润滑油路是否畅通等因素。因回转支承需承受低速重载, 应依据相关技术标准和工作环境条件选用恰当的润滑油。加注润滑油的过程中, 因支承轨道在出厂时掺入润滑油量较少, 在开始使用前应依据工作条件特点重新注满新的润滑油。此外, 在正常运行状态下, 滚柱式回转支承应按照运行50h的周期进行一次润滑, 而球式回转支承应按照100h。因门式起重机连续工作时间通常在10h以上, 所以每周应进行一次润滑。c.做好清洁处理, 避免杂物集聚。因回转支承缺乏有效防尘装置, 杂物进入滚道后加重滚动体的摩擦损坏。检查维护时对齿面应按照10d一次的频率进行杂物清理, 清理时应避免直接用水对回转支承进行冲洗, 且应避免硬质异物进入或靠近齿轮啮合区。
3 结束语
回转支承的故障控制质量将直接关系着门式起重机的整体运行质量和效益, 因此相关技术与研究人员应加强有关港口门式起重机回转支承的故障控制研究, 总结回转支承的故障类型特点及关键维护技术措施, 以逐步提升回转支承故障控制水平。
参考文献
港口轮胎式起重机发电机改造 篇6
广州港股份有限公司新港港务分公司作为珠三角进出口贸易的前沿, 其装卸货类以件杂货、粮食为主, 件杂货在堆场转运过程中, 一般利用轮胎式起重机作业。近年来随着港口发展新机遇的出现, 件杂货的进出口量不断增加, 在此形势下, 广州港集团有限公司新港港务分公司货物吞吐量逐年递增。
二、问题
为保证件杂货的作业, 广州港集团有限公司新港港务分公司轮胎式起重机的利用率大幅增加, 由于25吨轮胎式起重机的柴油发电机组为制造单位早期生产的初级产品, 发电机为国产 (咸宁同发发电机厂型号为TZH-120) 自补偿同步交流发电机, 励磁方式为自励磁, 即通过电抗器、自补偿变压器、电刷励磁。由于在最初设计时存在缺陷、制造工艺不精细, 在使用过程中反复出现励磁整流桥烧坏, 同步阻尼环断裂、电抗器及变压器损坏、电机匝间短路等诸多故障, 同时对整机供电系统造成不稳定隐患, 对其他用电及调速装置产生不利因素, 影响作业效率, 同时
也增加了发电机的维修成本。
供电系统电压不稳会引发继电器触头烧坏、断路器跳闸、PLC外部电源烧坏、PLC内部电源板烧毁、直流调速器跳闸、直流调速器晶闸管烧毁。2009年8月底轮吊2514发生比较严重的电气故障, PLC外部电源及PLC内部电源板烧坏, 据分析故障为发电机可能出现电涌现象出现高电压冲击, 使PLC内外部电源烧坏。轮2509至2009年7月份起直流调速器晶闸管经常烧毁, 一共烧坏了12个, 每个900左右, 经过检查为电机电压不稳定导致, 此外由于电压不稳定有时会导致起升电机受到冲击, 出现货物下落等危险隐患, 而且电动机长期受到不稳定电压冲击严重减短了电机的使用寿命。
电机定子匝间短路、转子匝间短路为比较危险的故障, 发电机绕组之间绝缘层由于老化、温度高使其绝缘性突然下降导致电流电压突然大幅增大使保护回路跳闸, 由于其出现具有不确定性, 可能在作业期间出现, 可能出现货损、机损甚至人员伤害。以下为2008-2009年轮吊主电机送外维修记录表1:
备注:按照广州港集团有限公司设备自编号要求, 轮胎式起重机简称轮XXXX, 数字前两位表示额定起重量, 后两位表示顺序编号。
三、改造方案的选择
现代新的同步交流发电机在电机结构及励磁方式上改进较大, 且为了适应现代电器设备负载的变化仍在不断完善。
(1) 采用无刷励磁方式。无刷励磁方式一般以通过交流励磁机进行励磁的无刷自励方式为标准方式, 采用电流互感器和线性电抗器的功率矢量合激式励磁及复激自励方式。为了适应现代负载, 随着高性能永磁铁的研制, 无刷PMG (永磁发电机) 励磁方式已被大量采用, 该励磁方式下励磁状况不受负载的影响, 且具有可供持续短路电流的优点。 (2) 采用先进的自动电压调节器控制系统, 能够保证在恶劣条件下能进行可靠的运行作业。 (3) 采用高等绝缘材料。发电机采用高等绝缘材料 (H级) , 以确保发电机在苛刻环境下长期可靠运行, 同时具有自动除潮功能。 (4) 短路电流大, 在三倍额定电流下可运行105。如法国 (Leroy Somer) 利莱森玛发电机。 (5) 保护等级高, 高性能机组为IP23, 一般机组为IP2l。 (6) 普遍采用2/3节距绕组, 最大限度降低了三次谐波和中线电流, 适合于非线性负载用户, 可用脉冲抑制器保护二极管免受电压峰值的影响。
四、改造前后的效果对比
改造前故障:轮2509至2009年7月-2009年11月, 直流调速器晶闸管经常烧毁, 一共烧坏了12个 (一个直流调速器共有6个晶闸管, 出现故障6个都需要更换) , 每个900左右, 经过检查为电机电压不稳定导致。此外由于电压不稳定有时会导致发电机整流桥经常烧坏。
改造后故障:2010年1-6月份完好台时4192小时, 维修台时152小时, 作业1215小时, 报修台次21次, 其中机械故障17次, 电气故障4次 (与新发电机有关的电气故障为0) 。
电机升级改造后, 使用至今没有出现过此类型的故障。而且新电机输出交流电压稳定, 过载能力强, 带负载稳定。
五、结尾
经过将近7个月的跟踪使用, 轮胎式起重机作业故障明显减少, 维修成本降低, 斯坦福UCI274电机无论是在电机性能、产品质量上是完全能满足我们港口需求的。
参考文献
[1]《港口设备管理技术》.
[2]《电机与拖动技术》.
[3]《直流调速与PLC控制技术》.
港口大型起重机 篇7
本部分首先对PLC的基本信息进行介绍, 在此基础上, 介绍PLC变频调速技术的主要优势所在。
1.1 PLC基本信息介绍
PLC即是我们日常中所说的可编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller) , PLC采用了一类可编程的存储器, 用于其内部存储程序, 同时该存储器执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC的工作过程一般可以分为三个阶段, 即输入采样阶段、用户程序执行极端和输出刷新夹断阶段等三个阶段。
1.2 PLC变频调速技术的优势
PLC变频调速技术可以降低能耗。起重机等各类电力设备存在于在社会经济生产活动的各行各业中, 有着极为广泛的使用范围, 传统的起重机在工作过程中消耗的电能数量巨大。而PLC变频调速技术可以改善这一现状, 因此可以结合PLC变频调速技术对传统的起重机控制系统进一步的进行完善和改进, 实现起重机在生产活动中的应用。在起重机控制系统中引入PLC变频调速技术可以解决了传统起重机在工作时的缺陷, 可以有效的降低能耗, 从而节约电能, 既符合现在流行的环保观念, 又实现了企业成本的降低。提升工作效率和工作水平, PLC变频调速技术在港口起重机控制系统的应用, 使得起重机的电机负载不同, 因此可以让起重器可以依据具体的工作环境, 做出合适的改变。
2 PLC变频调速在港口起重机中的应用
2.1 PLC选型
可编程控制器, 是专为工业控制场合的应用而设计的, 经过数十年的发展由最初单一的逻辑控制发展成为集逻辑控制、运动控制、过程控制于一体或突出某一重点的综合型控制系统, 是现代工业的三大支柱之一。随着PLC的广泛应用, 其产品种类越来越多、功能越来越完善, 其结构、性能、指令系统、存储容量、编程方法、价格等各不相同, 有些甚至有很大的差别、应用场合也不完全相同。因此, 结合控制系统具体应用的场合合理选择PLC, 有利于提高控制系统的可靠性和经济技术指标。PLC选型的基本原则是:在满足生产或控制工艺的情况下, 保证控制系统的可靠运行、维护方便以及最佳的性价比。本节将在第3章对控制系统的分析和总体设计的基础上对PLC进行选型。
2.2 变频调速原理
变极调速通过改变交流电动机定子绕组的接法来改变磁极对数, 进而改变定子旋转磁场的转速。变极调速的主要缺点有:一台电动机只能放两套绕组, 一套绕组只能变化两种磁极对数, 因此最多只能有四档速度;不管釆用哪一种接法, 电动机的效率都会下降, 无法使运行效果达到最佳;磁极对数的变化会造成临界转矩的变化, 进而改变交流电动机的带载能力;通过改变定子绕组接法实现调速, 加大了控制电路实现的复杂度。变转差率调速通过调整绕线式电动机转子电路的参数进行调速, 有调压调速、转子串电阻调速、串级调速三种常用的调速方法。调压调速通过改变晶间管的触发角来改变电动机定子的外加电压实现对电动机的调速, 其缺点是损耗较大, 只适用于小容量的电动机。转子串电阻调速通过在转子回路中串联电阻实现对电动机调速, 其损耗很大、效率较低, 因而应用较少。
3 门座式起重机改造
3.1 门座式起重机改造的方案设计
门座式起重机原起升机构配置2台132kw普通绕线式电机, 变幅机构配置1台37kw的绕线式电机, 旋转机构配置2台22kw的绕线式电机, 行走机构配置4台11kw的电机。
原电气系统中起升机构、变幅机构、旋转机构及行走机构采用电机转子串电阻调速方式, 原控制系统采用自动开关、交流接触器、中间继电器和时间继电器等传统连接控制方式, 电气控制系统混乱复杂, 可靠性、稳定性难以保证。
改造后的性能参数要求:
额定起重量:16吨 (抓斗、吊钩作业工况) , 25吨 (吊钩作业工况)
起升高度:17m (抓斗作业工况) , 25m (吊钩作业工况)
起升速度:50m/min (重载16 吨作业工况) , 75 m/min (轻载16 吨作业工况)
25 m/min (重载25 吨作业工况) , 37.5 m/min (轻载25 吨作业工况)
变幅速度:50 m/min
旋转速度:1.2r/min
行走速度:25m/min
3.2 起重机改造方案
将门座式起重机起升机构、变幅机构原配的3台普通绕线式电机更换为起重机变频专用电机, 电气控制系统采用PLC程序控制, 起升和变幅机构采用变频调速, 旋转、行走机构保持原来的常规调速方式, 整机控制系统增设PLC自诊断功能, 起升机构、变幅机构控制柜更新、司机操作联动控制台更新, 新增PLC控制柜, 起升、变幅、旋转及行走机构控制信号引入PLC控制柜。
4 结语
港口起重机是港口、码头必不可少的大型机械, 对于社会经济发展起着极为重要的作用。PLC变频调速技术以其独特的优势可以解决现在港口起重机高耗能、灵活性低以及工作效率地下等缺陷, 其在起重机系统中有着极为广阔的应用前景。
摘要：基于目前港口旧起重设备的机械结构仍能够满足装卸作业的要求, 而其电气控制系统处于相对落后的状态, 本文从旧门座式起重机的电气控制系统出发, 通过分析旧起重机在使用中存在电气系统结构复杂, 控制精度低, 生产效率低、故障多、能耗高等问题, 通过港口生产检验得出门座式起重机改造后各机构运行平稳, 机械震动冲击力明显减小, 起重机作业的效率提高、电气故障显著减少, 给目前港口相关起重设备电气控制系统升级改造提供参考。
关键词：港口起重机,PLC,变频控制,应用
参考文献
[1]程思学.基于PLC及变频器的集成控制方法研究及其应用[D].沈阳工业大学, 2007.
港口大型起重机 篇8
关键词：港口,起重机,疲劳破坏,成因,修复
前言
港口起重机械需要承受循环载荷, 设备载荷主要形式就是疲劳载荷, 因此容易出现疲劳裂纹, 特别是在焊缝区容易出现脆性断裂, 从而埋下事故的隐患。为保障设备安全以及正常生产, 需要及时分析港口起重机疲劳状况, 合理使用设备并进行科学的保养[1]。
1 起重机金属结构件疲劳破坏的成因
1.1 易出现疲劳破坏的部位以及应力集中对疲劳破坏的影响
人字架、臂架、象鼻架、转台以及门腿拐角位置容易出现焊缝开裂, 这些部位主要是因为高应力区, 遭到交变应力作用, 导致承受应力大, 容易出现截面变化, 使得应力集中, 横隔板以及纵筋失去作用[2]。设计层面而言, 主要是因为力流的传递不够流畅, 结构的组成不够合理, 焊缝太多太密, 并且焊缝交汇点太多, 焊接工艺也不够合理, 导致焊缝的质量比较差, 工件的母材没有达到设计的要求等等。港口起重机的结构件焊缝往往属于对接焊缝以及角焊缝, 研究显示对接焊缝凸出位置是主要的应力集中源, 要是焊后没有后续的机械加工, 就会导致抗疲劳强度显著下降, 使用机械加工技术切除凸出部分之后, 疲劳极限往往能够得到大幅度的改善[3]。
1.2 金属结构母件对疲劳破坏的影响
1.2.1 钢材的抗疲劳性能
钢材在反复荷载的作用之下, 即便应力<极限强度, 一样有可能会出现破坏, 主要表现就是突发性的脆性破坏。一旦材料位于弹塑阶段, 反复加载就会导致塑性变形增长, 使得钢材变硬变脆, 逐渐出现微裂从而导致应力集中的出现, 微裂纹扩展以及数量上升, 会导致应力集中的问题显著加剧, 最终出现断裂破坏现象。
1.2.2 钢材的焊接性能
钢材焊接性能受钢材冷裂倾向、热裂倾向以及焊缝脆化倾向的影响。在碳素钢当中, 除了锰之外, 其它的六种元素例如硅、碳、磷、硫、氧以及氮一方面会增加钢材热裂倾向以及热脆性, 也会导致焊缝以及热影响区冷裂倾向以及冷脆性的增加[4], 所以需要严格控制上述元素的含量。
1.2.3 沸腾钢
沸腾钢偏析程度比较严重, 偏析特点是表面存在一个含碳较少的纯铁薄层, 中间富集大量的碳、硫以及磷等[5]。因为沸腾钢当中含有的有害气体比较多, 同时区域偏析的问题比较严重, 因此可焊性比较差, 在焊接的时候容易出现裂纹, 热影响区韧性以及塑性明显下降。除此之外, 因为沸腾钢当中的氮, 以固溶氮形式而存在, 从而导致钢材的冷脆性以及时效敏感性上升, 沸腾钢当中的磷的区域偏析往往比较明显, 也会降低钢材的冲击韧性, 提高钢材的冷脆性。
1.2.4 镇静钢
镇静钢的致密度比较大, 偏析程度比较小, 非金属夹杂物的含量也比较低, 同时镇静钢当中的氮主要是以氮化物形式而存在, 所以镇静钢除了含硅过多而会影响塑性略, 其它方面的性能均优于沸腾钢[6]。镇静钢的常温冲击韧性比较高, 并且时效敏感性以及冷脆性比较低, 抗腐蚀的稳定性以及可焊性都要优于沸腾钢。钢结构构件当中的槽口、凹角、孔洞以及截面改变的时候, 构件应力的分布不再均匀, 在部分位置出现局部的应力高峰, 产生的不利影响非常严重, 在应力作用之下出现脆性破坏, 因此选材的时候需要使用那些内部缺陷比较少的优质钢材。
2 金属结构件焊接分析
2.1 焊接残余应力
焊缝冷却过程当中的纵向收缩和不同冷却条件诱发的应力差别, 容易导致焊缝出现残余应力。试验表明焊缝的残余应力主要是拉应力, 不过纵向残余应力对于腹板作用主要为压应力。在焊缝的横向残余应力方面, 横向残余应力的出现原因主要是焊缝冷却时候的横向收缩, 而间接原因则是焊缝纵向收缩, 结构件焊好之后不应当立刻投入工作, 应当让结构件停放一段时间, 从而释放部分焊接残余应力。
2.2 焊接应力形成过程
焊接应力主要是由温度不均匀所引发的, 焊接过程当中温度不均匀会出现以下变化。温差大的表现主要是室温条件下的金属, 焊接过程当中焊缝温度达到金属熔点, 并且焊缝中心温度往往>1000℃, 离开热源的位置保持在室温水平, 温差往往非常大。在焊缝冷却的过程当中, 冷却速度过快会形成马氏体, 硬度高、脆性大不过冲击韧性比较差, 所以需要尽可能避免, 冷却速度太慢会形成奥氏体, 塑性高但是强度以及硬度都比较低, 会形成粗晶, 所以也需要应避免。在200-500℃之间的冷却时间应当适当延长, 这段时间是贝氏体的形成阶段, 塑性以及冲击韧性都比较理想。
2.3 焊接应力的危害性
残余应力对起重机疲劳强度产生的影响, 主要是根据残余应力正负情况, 如果属于拉伸残余应力, 对构件疲劳寿命以及疲劳强度都会产生不良影响, 不过如果属于压缩残余应力, 那么对改善疲劳寿命以及疲劳强度都有显著的好处, 比如一些零件胡总和是构件经过热处理、冷变形处理或者是表面强化处理之后, 表面会出现残余压应力, 从而显著改善零件或者是构件疲劳强度以及疲劳寿命, 变幅齿的根部往往就进行喷丸处理。
3 金属结构件修复工艺的确定
金属结构件最为常见的疲劳问题就是焊缝开裂, 开裂焊缝在补焊之前, 需要将开裂位置的旧焊缝使用砂轮打磨, 打磨长度需要长于焊缝开裂位置的长度, 使用十倍的放大镜进行观测, 从而确定是否存在残余的裂纹, 如果发现存在残余裂纹, 需要使用砂轮继续进行打磨, 确保残余裂纹得到彻底的处理。重要的构件例如臂架, 还需要使用探测仪进行探伤, 从而保证充分暴露裂纹。补焊的时候避免使用受潮的焊条, 在焊前应当预热补焊的位置, 焊后则使用热保温措施, 温度应当在控制在500℃左右, 时间为30min, 使用石棉覆盖2h, 焊缝温度下降到室温的之后, 使用铁锤敲击补焊位置以及附近位置20min。补焊之后结构件应当停放一段时间, 也就是避免起重机立即进行货物的装卸, 最好停工的时间超过一个星期。开始吊货的时候, 避免满负荷装卸, 应当先起吊额定荷载的30%左右, 运转2h之后再起吊额定荷载的50%左右, 最后起吊起重机的额定荷载。则有能够避免焊接残余应力以及应力集中出现, 短时间内释放残余应力。如果在同一位置补焊之后再度出现焊缝裂纹, 往往是焊缝脆化或者力流不畅, 从而使得局部位置的应力过大, 或者起吊的货物超载。同时还需要根据两次裂纹的间隔时间进行判断, 如果短时间里重复出现裂纹, 往往是上次补焊焊缝的质量不够理想, 如果间隔时间比较长, 则是疲劳裂纹, 需要在进行补焊, 除了根据上面所属的工艺措施进行补焊, 还需要进行适当加强。例如贴新板焊接等, 并补焊之后使用超声波仪器进行检查。
4 结束语
综上所述, 港口起重机的结构疲劳破坏可以说是一个普遍存在的问题, 一方面要做好焊缝裂纹的修复, 另一方面也要定期检查焊缝裂纹, 采取红外线探伤金属粉探伤等技术进行预防性检测, 提前做好预防性检查, 从而及时发现并予以处理, 避免诱发安全事故。
参考文献
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[4]疲劳试验测试分析理论与实践[M].张然治译.北京:国防工业出版社, 2013:412-415.
港口大型起重机 篇9
港口装卸作业起重机 (以下简称港口起重机) 包含门座式起重机、集装箱装卸桥、装船机、卸船机等。它们是港口装卸作业的主要机械设备, 担负着港口作业中船和场之间的货物转移的重要任务。随着经济的迅猛发展, 各港口对港口起重机投入也越来越加大了。因此保证这些机械的安全尤为重要。这些机械设备一旦遭到破坏将会严重影响港口的安全生产, 甚至港口瘫痪。国内外因风灾造成港口起重机倾覆事故频有发生。如1996 年湛江港因遭15 号台风袭击, 导致16 台港口起重机倾覆, 成为建国后最大的港口灾难;某年某国的一个港口因大风将一台岸桥吹得滑移, 越滑越快撞向第二台, 第二台又撞向第三台……产生多米诺骨牌效应, 致使多台岸桥倾覆;1991 年7 月青岛港突发飓风造成两台岸桥相撞倒塌, 致使港口集装箱作业停产半年。
以上案例究其原因有以下几点: (1) 作业过程中突发大风使起重机失控; (2) 在强风突袭下, 起重机上的防风装置被损坏或失灵; (3) 管理不善, 在强风到来之前没有采取合理的预防措施。
近年来我国因突发强风造成起重设备损坏致使港口瘫痪的事件已有多起。因此无论是港口还是起重机制造厂都对防风措施非常重视。我国在《起重机械安全规程》 (GB6067) 中明确规定“在轨道上露天作业的起重机, 当工作结束时, 应将起重锚定住。当风力大于6 级时, 一般应停止工作, 并将起重机锚定住, 对于门座起重机等在沿海工作的起重机, 当风力大于7 级时, 应停止工作, 并将起重机锚定住。”且在《起重机设计规范》 (GB/T3811) 中规定“室外工作的轨道式起重机应装设可靠的抗风防滑装置, 并应满足规定的工作状态和非工作状态抗风防滑要求。”并对各种装置做了详细的要求。
抗风防滑装置包含防滑防爬装置、锚固装置和车档。
1 防滑防爬装置
防滑防爬装置主要包含防爬楔 (铁鞋) 、行走制动器、夹轨器、液压顶轨器、液压轮边制动器、电动液压防风鉄楔等。其中防爬楔为非工作状态下的防滑防爬装置;其余为工作状态和非工作状态均可使用的防滑防爬装置。
1.1 防爬楔 (铁鞋)
这是一个简单、经济、实用的防滑装置。每组台车可配备多个。将防爬楔置于车轮下的钢轨上, 当车轮滚动到防爬楔上的时候, 由于防爬楔的作用车轮的滚动停止, 车轮的滚动变成防爬楔与轨面的磨擦。依靠其强大的摩擦力将车轮楔死。多个防爬楔防滑效果的叠加远大于夹轨器、电动液压鉄楔等。该装置的缺点是需人工放置;不能与行走机构联锁。该装置为常用装置, 只要是在轨道上运行的起重设备几乎都配备。
1.2 行走制动器
当行走机构不运行时, 依靠弹簧的作用制动器闸瓦将制动轮抱死, 使其不能转动。而制动轮又与减速器、开式齿轮、车轮连接, 因此车轮也不能转动。其缺点是工作状态时突发于行走方向一致的强风时, 由于惯性太大, 制动器不能及时制动。如改用惯性制动器便可克服这一缺点。
(1) 惯性安全制动器的工作原理。利用速度反馈实现限速安全制动, 当与制动器花键轴的联接轴的转速超过设定值时, 实施制动, 确保安全。 (2) 惯性制动器的工作过程。手动将常闭状态下的制动器强制解除制动, 设定为常开状态, 设备运转时, 控制制动锥上的插杆舌部在弹簧力作用下, 锁定在定位导向柱上, 启动电机后, 电机轴 (或变速器输出轴) 带动制动器花键轴等部件旋转。当制动器转速超过安全临界速度时, 配重砣在离心力的作用下, 将插杆拔出, 制动器的控制制动锥、 下磨擦锥在制动弹簧作用下与磨擦锥环即刻锁紧, 使机构实现制动。制动器为必配装置, 只要是有大车运行机构的起重设备都必须配备。
1.3 夹轨器
港口机械所用的夹轨器通常为电动自锁夹轨器, 具有足够的夹紧力, 以保证沿大车运行方向风速为35m/s时, 起重机不会移动。夹轨器与行走机构之间连锁, 当控制系统主电源切断或大车运行停止时, 夹轨器能自动夹紧, 并配有手动释放装置。 该装置能与行走机构联锁保护。该装置为选配装置。
1.4 液压顶轨器
液压顶轨器是用液压千斤顶将起重机顶在轨道上。利用设备的自重在轨道上产生的滑动摩擦阻力来起到防爬作用。设备自重较大时采用该装置效果较好。该装置设有限位开关, 能与行走机构联锁保护;采用常闭式设计, 安全可靠;蝶簧施力制动;液压站集中驱动释放控制。该装置的缺点是投入成本较大, 且安装较复杂。该装置为选配装置。
1.5 液压轮边制动器
液压轮边制动器是用液压作为动力将行走车轮的轮边夹紧, 使车轮的转动变成滑动, 以增大运行的摩擦阻力而达到制动的目的。该装置设有限位开关, 能与行走机构联锁保护。采用常闭式设计, 安全可靠;蝶簧施力制动;液压站集中驱动释放控制。且该装置通常每组车轮组配装1~2 套, 安装在从动车轮上。使用效果不太明显。如需增加使用效果, 则需增加安装数量, 又加大了成本的投入。该装置的缺点是投入成本较大, 且安装较复杂。该装置为选配装置。
1.6 电动液压防风鉄楔
其工作原理同防爬楔。只是利用电动或液压将防风鉄楔置于车轮下, 使车轮滚动变为楔块与轨面的滑动摩擦, 以其强大的摩擦阻力而达到制动的目的。该装置设有释放限位开关, 能与行走机构联锁。其缺点是当起重机重新工作时, 有时鉄楔很难从车轮下退出。该装置为选配装置。
2 锚固装置
锚固装置包含锚定装置、防风拉索, 这两种装置均为非工作状态下的抗风防倾覆装置。防滑防爬装置只能抗风速为35m/s以下的风。当风速超过35m/s时, 起重机的抗风防倾覆就只能依靠锚固装置了。可见锚固装置在起重机安全保障中的重要性。
2.1 锚定装置
根据锚定装置结构, 该装置可以有效地防止起重机在轨道上的滑移;由于有锚定销将锚定板与锚定座销住, 能克服一定的上拔力, 因此可以能防止起重机的倾覆。
该装置与码头的防风预埋件 (锚定座) 相配套, 并与大车行走机构连锁, 将起重机牢牢的固定在码头上。即使来袭强风达到50~70m/s时, 也可防止起重机滑移、倾翻, 从而保证了起重机的稳定性和安全。
锚定装置, 受力比较明确, 主要是整个所受的风载荷全部作用在锚定销上, 这个力通过锚定销传递到码头的基础上。由于其结构简单, 操作方便, 因此国内外多数用户和制造商都采用该装置。
其缺点是由于码头基建施工有一定的误差, 锚定座的位置不可能安装定位的非常准确, 同时起重机停机时也有一定的偏差, 因此锚定销和锚定座的销孔就必须留有一定的间隙 (通常为10~30mm) , 否则锚定销就很难穿入锚销孔内。由于锚定销和锚销孔之间有一定的间隙, 当强风来袭时, 起重机势必会随风向和风力的大小左右冲击, 这个冲击力有可能会将锚定装置中的某个零件损坏, 而使整个装置失去作用。
2.2 防风拉索
防风拉索是用钢丝绳、螺旋扣等将起重机门架的四角与码头上的锚定座紧密牢固地链接起来。它可抵御12 级以上的强风, 是防止起重机在强风下倾覆的最后一道防线;是保证起重机安全不可或缺的一部分。
防风拉索克服了锚定装置中插板或销与码头锚定座有间隙的问题, 从而避免了在暴风状态下起重机的底部出现左右摇摆的现象, 这样防风拉索就不会因为起重机在水平方向发生位移而产生额外的拉力, 保证了起重机的安全。当有强风预报时, 应将起重机移到锚定和防风拉索的位置, 并将防风拉索与码头上的锚定座紧密牢固地链接起来。
3 车档
车档不但是起重机大车行走的终点装置, 也是起重机工作状态下防风的最后一道屏障, 所以千万不可忽视。它投资不大, 却能起到重要的保护作用。笔者介绍一种新型车档可有效防止突发强风时起重机在工作状态下的倾覆 (见图1) 。
其原理是当强风沿轨道方向将起重机以速度v冲向车档时, 前轮沿斜面上行, 这时前轮正压力加大, 故摩擦阻力也加大了, 同时起重机还要克服自身重量产生的下滑力, 因此起重机的运行速度降低, 动能逐渐减小, 最后与挡块相撞。由于挡块头部设有较厚的缓冲橡胶又延长了碰撞时间。碰撞时间 Δt的增加, 使得碰撞力f的减小, 从而使由碰撞力产生的倾覆力矩fh减小。
当起重机的前轮上到挡块斜面上时, 机身倾斜使其恢复力矩的力臂增大, 前轮上到挡块斜面最高点时, 恢复力矩的力臂增大到最大 ΔL。这样使其恢复力矩也增加到最大。由此可见, 斜面的车档可收到较好的防倾覆效果。推荐斜面的尺寸:L=2~ 4m;斜面倾角 α=15°~25°。
4 结语
起重机的抗风防滑问题不仅仅是制造厂需要重视的问题, 也要求码头设计和施工部门加以重视, 同时使用部门也要加强抗风防滑装置的日常管理, 定期检查, 防患于未然, 才能保证起重机的安全生产。
摘要：文章研究了港口装卸作业起重机的防滑抗风装置, 以提高其对港口装卸作业起重机安全的保护作用。