轮胎式集装箱龙门起重机大车高速状态下纠偏故障排查

朱德平 单宇 刘方超 王好昌 原文宝

青岛前湾集装箱码头有限责任公司（以下简称“前湾码头”）目前共有RC40.5/46型轮胎式集装箱龙门起重机（以下简称“轮胎吊”）16台，其大车机构电控系统采用ABB AC80 可编程逻辑控制器和ACS600系列变频器。2016年，前湾码头对8台轮胎吊的电控系统实施改造，采用安川CP717 型可编程逻辑控制器和A1000变频器。改造完成投入使用后，其中1台轮胎吊出现大车低速状态下纠偏正常而高速状态下纠偏故障情况，严重影响码头生产作业效率，同时埋下轮胎吊撞箱事故隐患，不利于码头安全生产。

1 轮胎吊大车高速状态下纠偏故障现象

轮胎吊大车机构主要由海侧4个行走轮和陆侧4个行走轮组成，其中：陆侧最外侧和海侧最外侧行走轮为驱动轮，分别由45 kW的ABB电机（海侧电机为1号电机，陆侧电机为2号电机）驱动行走;其他行走轮为从动轮。在大车行走过程中，由于场地平整度和两侧轮胎大小不同，导致在变频器输出相同的情况下两侧轮胎行走速度不一致，从而出现大车跑偏现象;此时，司机需要不断进行纠偏处理，即对速度较慢一侧电机给予速度补偿，补偿值一般为给定速度的10%，直到大车跑正。如果被纠偏的电机速度不能赶上另一侧电机速度，则大车向跑偏方向继续行走，导致纠偏失败;此时，若司机不及时停车，将造成轮胎吊与箱垛碰撞事故。可见，大车纠偏对轮胎吊安全行驶至关重要。

RC40.5/46型轮胎吊大车纠偏故障表现为：海侧电机在低速状态下可纠偏，但纠偏效果不好;而在大车高速运行状态下，虽然海侧与陆侧电机的速度给定偏差为10%，但实际上两侧电机速度几乎相同，导致海侧电机无法完成纠偏。分步骤查找故障原因：首先，将海侧和陆侧大车顶升机构上升到最高处，使两侧的大车行走轮脱离地面;然后，通过可编程逻辑控制器对相应的大车联锁条件作强制处理，操作大车手柄，使行走轮无负荷转动;最后，通过起重机管理系统检测并对比海侧电机与陆侧电机的电流和速度。大车低速状态下电机电流和速度如图1所示，大车高速状态下电机电流和速度如图2所示。

由图1可知：当大车速度给定为20%时，海侧电机（1号电机）与陆侧电机（2号电机）的速度和电流几乎相同;当大车速度给定上升到50%时，陆侧电机速度上升到50%，电流几乎不变，而海侧电机速度只能达到40%，电流却迅速升高到150%以上。由图2可知：当大车速度给定为20%时，海侧电机与陆侧电机的电流和速度基本相同;当大车速度给定上升到70%时，陆侧电机速度能够匀速上升到70%，电流几乎不变，而海侧电机速度只能达到40%，电流迅速升高到最大电流。由此可见，轮胎吊大车高速状态下的纠偏故障主要是由海侧电机电流非正常升高导致的。

2 轮胎吊大车高速狀态下纠偏故障原因

2.1 机械传动原因

轮胎吊大车电机电流非正常升高可能与以下机械传动故障有关：（1）电机与减速箱之间的蛇形弹簧断裂，导致电机带不动负载;（2）大车链条过松引起电机过流;（3）大车减速箱内部齿轮损坏，导致电机过载;（4）大车轮轴轴承损坏，导致电机过载;（5）大车制动器间隙过小，导致制动器不能完全打开，从而引起电机过载。分离电机与减速箱机械连接后，再次检测电机的速度和电流。最终，机械传动故障原因全部排除，证明电机电流非正常升高与机械传动机构无关。

2.2 电气传动原因

从电气传动方面来看，大车电机电流非正常升高可能与速度给定回路、速度检测回路或电机自身故障有关。

（1）速度给定回路故障主要表现为纠偏手柄损坏或可编程逻辑控制器输入模块损坏。通过起重机管理系统观察到海侧电机和陆侧电机纠偏过程中的速度给定偏差正常，从而排除此原因。

（2）速度检测回路故障主要表现为编码器、编码器接口板或两者间的线路故障。通过起重机管理系统观察到海侧电机和陆侧电机都有速度反馈且速度反馈不断变化，从而排除此原因。

（3）大车电机故障主要表现为电机线圈绝缘损坏、电机轴承损坏以及电机与变频器之间线路故障。

3 轮胎吊大车高速状态下纠偏故障解决方案

在故障排查的过程中发现，轮胎吊大车海侧电机输出轴在旋转过程中上下窜动，从而判断电机轴承损坏。更换电机负载端和尾端轴承，并测量电机绕组绝缘阻值，经检查正常后安装电机;然而，在试车时发现，该电机依然存在电流非正常升高现象。在该电机自学习过程中发现，变频器报“Er-11”电机速度故障。该故障可能由编码器引起，更换编码器后，电机自学习顺利完成。重新试车并检测海侧电机与陆侧电机电流和速度，数值均正常。由图3可见：在大车无纠偏状态下，海侧电机与陆侧电机正反向运行过程中速度波形完全重合，且加减速和换向过程中电流非常平稳。由图4可见：在大车纠偏过程中，海侧电机与陆侧电机的速度波形存在偏差，但2台电机的电流非常平稳。

4 结束语

本文针对RC40.5/46型轮胎吊大车高速状态下的纠偏故障，透过故障现象分析故障原因，快速准确地解决故障，实现大车平稳高速运行，大大降低轮胎吊撞箱事故发生概率，从而有效提高设备装卸效率，保障港口生产作业安全、高效。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2019-09-02）