集装箱吊具电动型与液压型优劣分析

管通会

摘  要：本文主要从工作原理、工况、能耗、维保与管理、应用现状与发展趋势等方面分析了集装箱吊具电动型与液压型的优劣。最终得出结论：在RTG等使用固定导板情况下，使用电动型吊具具有绝对的优势，当在岸桥等码头前沿设备上需要使用活动导板的情况下，电动型吊具仍然存在技术难题，那就是对导板的控制效果不好，这也是造成岸桥等需要活动导板的设备上不能成功普及电动型吊具的原因。

关键词：集装箱 电动吊具 液压吊具

1 引言

集装箱吊具是岸桥、场桥、门机等集装箱起重机的核心部件，吊具的各项性能直接影响着起重机装卸效率。目前市面上应用的集装箱吊具按照驱动方式分为两大类：液压型吊具和电动型吊具。北部湾港北海码头铁山港区RTG上2017年开始使用上海振华制造的集装箱全电动型吊具。实践证明，不论液压型吊具还是电动型吊具，吊具的故障要占整台起重机所有故障的 50%以上，随着国际物流集装箱化，集装箱吊具得到广泛应用，因此，对集装箱吊具的质量、经济性、稳定性等要求越来越高，分析电动型和液压型集装箱吊具的优劣十分必要。本文主要从两者工作原理、工况、能耗、维保与管理、应用现状与发展趋势等方面分析了集装箱吊具电动型与液压型的优劣分析。

2 工作原理

2.1 液压型吊具的工作原理

液压型吊具一般采用一台7.5KW的三相交流异步电动机驱动吊具上的油泵，由油泵带动减速箱进行传动使主油路产生一定压力，一般为10MP，压力油通过管路分配阀分到各个执行机构，再由电磁阀的得电与失电控制油路开闭，从而触发吊具20英尺、40英尺及45英尺的伸缩、开闭锁、导板各执行机构工作。

2.2 电动型吊具的工作原理

电动型吊具取消了传统的液压型吊具上的液压系统，以电动驱动方式实现吊具20英尺、40英尺、45英尺的伸缩、开闭锁等功能。吊具上共装有3台电机，其中 1台约4KW的电机用于带动减速箱，通过驱动链条实现吊具伸缩，其余2台约0.5KW的小型电机分别安装在吊具两侧端梁，通过电动推杆执行开闭锁动作。驾驶室司机发出操作指令后，通过吊具上继电器和接触器的通断来控制各个机构的电机启停，再由电机通过减速箱或者电动推杆驱动链条或连杆，使吊具实现20英尺、40英尺、45英尺伸缩和开闭锁动作。

3.吊具工况分析

3.1液压型吊具工况

为了满足生产需要，每个安班时间内，液压型吊具的油泵电机一般常开。虽然部分吊具在节能方面做了优化，比如设置当吊具无任何动作时间超过5分钟，吊具油泵电机会自动切断电源，油泵停止运转。但在实际应用中，连续5分钟吊具无任何动作毕竟还是少数情况。因此，液压型吊具的电机几乎安班时间内都在运行。

3.2电动型吊具工况

电动型吊具只有在司机发出操作指令的时候，相应的电机才处于短暂的工作状态，作业间隙时间几乎不产生电耗。吊具伸或缩动作时间大约20秒/次，即伸缩电机单次工作时间;开闭锁动作时间大约1秒/次，即开闭锁电机单次工作时间。

4. 能耗分析

不论液压型吊具还是电动型吊具，吊具上的能耗绝大部分是电机的电耗，因此以下针对两者的电机电耗进行分析。

4.1 液压型吊具的电耗

由于液压型吊具的电机几乎是一直在运行的，以 1台7.5KW电机驱动的液压型吊具每天利用率50%、工作12小时计算，电机耗电90kWh。每年单台液压型吊具电机的耗电量约为32850kWh。

4.2 电动型吊具的电耗

由于电动型吊具只有在司机发出操作指令的时候，相应的电机才处于短暂的工作状态。 以1台电动型吊具采用 4kW电机作为伸缩机 构的動力源，两侧端梁均采用 0.5kW的电机作为开闭锁机构的动力源为例。从码头实际装卸情况看，45英尺吊具几乎不用，在此忽略，按照从20英尺到40英尺的伸出时间约为 20秒，装卸一个自然箱，包括部分无效的开闭锁在内，开锁闭锁的合计时间按照4秒算，按照一台设备利用率50%，效率25自然箱/小时计算，一台设备一年作业109500自然箱。结合实际吊装，其中大约40%的自然箱需要操作吊具伸缩，则4KW电机一年工作时间为：109500*40%*20秒=243小时。开闭锁电机一年工作时间为：109500*4秒=122小时。整台电动型吊具一年电耗为：4*243+2*0.5*122=1094（kwh）。

4.3电耗对比小结

由以上计算可得电动型吊具的电耗仅仅为液压型吊具的3.33%。说明电动型吊具在能耗方面具有绝对优势。 以一个普通码头30台RTG采用电动型吊具，电价1元/kwh计算，仅吊具电耗这一项就能节省约95万元/年。实际上由于电动型吊具上没有液压系统，就没有液压站、液压泵、各种分配阀、油管等笨重的部件，比液压型吊具要轻1吨以上，起吊相同的集装箱，采用电动型吊具情况下起升电机消耗电量比液压型吊具情况下更少。

5 维保与管理分析

5.1 液压型吊具维保与管理

液压型吊具缺点：①吊具上安装了液压站，每年需更换抗磨液压油，每次更换费用数千元。②油管、接头、油泵、油缸、各种阀、油马达等液压件多易损，且很多零件通用性差采购困难，尤其液压油管容易爆裂漏油，更换一根油管约数百元，而油管长度大小不一，需要定制，因某根油管爆裂导致缺配件停机时有发生。③由于容易出现漏油机容机貌差，维保人员需要经常清洁卫生，大大增加工作量，同时也污染环境。④系统结构相对复杂，故障点不清晰，维修难度大时间长。⑤液压回路内泄，导致压力不足动作不到位等故障频繁。⑥换下来的液压油、油管需请专业机构处理以免污染环境，管理困难。⑦易受环境温度变化影响，出现反应迟缓现象。⑧工作噪声大

液压型吊具优点：目前应用广泛，可用于所有集装箱吊具。

5.2 电动型吊具维保与管理

电动型吊具没有液压系统，因此不会出现以上液压型吊具缺点。日常润滑保养相对简单，开闭锁、链条、伸缩等机构加注润滑脂，电动型吊具故障跟液压型吊具比除了液压系统外的故障是一样的，主要集中在检测不到限位开关反馈信号，容易检修，更换配件时间短，通用性强配件采购容易。电动吊具采用机械传动，对环境温度变化影响不明显，温差范围大，适应性强。由此可见，电动型吊具在维保管理方面具有绝对的优势。

6.应用现状与发展趋势分析

自从2000年开始，部分码头开始使用全电动型吊具以来，在RTG、RMG等使用固定导板情况下，电动型吊具已经非常成熟可靠，已经是不二的选择。当在岸桥等码头前沿设备上需要使用活动导板的情况下，电动吊具仍然存在技术难题，那就是对导板的控制效果不好，这也是造成岸桥上不能成功普及电动型吊具的原因。虽然全电动型吊具在岸桥上应用尚且不是非常成熟，但是基于其优点所主导的发展方向[1]，目前国内已经有越来越多的码头在岸桥上改造液压吊具。摒弃液压吊具缺陷，保留优点，即保留液压系统仅供吊具上活动导板的驱动用，将吊具开闭锁、伸缩改造为电动。从长远考虑，一台集装箱吊具电动化改造大约15万元，改造后大大降低了故障率和维护成本，电动化改造意义重大。

7. 结束语

通过上述几方面的比较和分析，电动型吊具除了导板控制不太理想外，在能耗、维护难度及成本、故障率、机容机貌、环保等各方面全部优于液压型吊具，在科学技术突飞猛进的今天，相信全电动吊具完全能替代液压型吊具应用于所有集装箱起重机上。

参考文献

[1]高爱辉 李国伟 刘森 刘强 田永亮. 单箱液压吊具电动化改造[J]. 唐山港国际集装箱码头有限公司， 2016.

[2]徐聰.液压型集装箱吊具的电动化改造应用[J]. 阿特拉斯科普柯（中国）矿山与建筑设备贸易有限公司， 2017.

[3]孙伟青.浅谈集装箱电动吊具与液压吊具的区别[J]. 港口科技， 2010.