桥吊起升应急制动器液压电气系统优化
沈建强
（宁波港集团北仑第三集装箱有限公司， 浙江 宁波 315813）
摘要：为了降低桥吊起升应急制动器故障，对现有故障频发点进行研究分析，发现液压站压力不足和液压站电磁阀线圈发热是引起故障多的主因，并通过液压站电磁阀块和液压站电磁阀线圈改造，降低该机构故障率，提高其安全性。
关键词：港口；桥吊；起升应急制动器；液压站；电磁阀
0 引 言
桥吊是用于集装箱码头对集装箱船进行装卸作业的专业设备，一般安装在港口码头岸边。桥吊是集装箱码头的核心，其作业能力决定着集装箱码头的货物吞吐能力。桥吊起升应急制动器安装在起升钢丝绳卷筒边上，由电磁阀控制和液压系统驱动，桥吊起升应急制动器实物见图1。在桥吊控制电合上的情况下，电磁阀得电，液压系统驱动起升制动器油缸将应急制动器打开。在起升机构发生故障等紧急情况下，电磁阀失电，应急制动器闭合，起升机构快速制动，确保桥吊设备的安全。若电磁阀得失电与应急制动器动作不同步，就会引起升应急制动器故障，甚至发生安全事故。因此，确保桥吊起升应急制动器可靠运行是非常重要的工作。
图1 桥吊起升应急制动器实物
1 桥吊起升应急制动器工作原理
桥吊起升应急制动器系统由机房液压站和安装于卷盘边上的制动盘等组成。液压站内的电磁阀受电气房里的PLC系统控制，压力继电器信号输入到PLC控制油泵电机停转。
1.1 机房液压站结构
机房液压站由油箱、油泵电机、压力继电器、液压阀块等组成。机房液压站结构示意图见图2。
1.2 液压站电气系统
液压站电磁阀供电电路示意图见图3。液压站电磁阀工作电压是220V，由火线r33和零线t33线路提供。桥吊司机合上主控按钮后，1MS起升主控接触器和256RY1电磁阀控制中间继电器得电工作，液压站电磁阀线圈30 W得电工作。2SA阻容元件为电磁阀线圈失电后释放电能用。桥吊在作业过程中，液压站电磁阀线圈一直得电。当起升停止没有动作超过3 min时，电磁阀S1失电，制动器开始关闭，2 s后S2失电。高压点断开发信，电动机M失电，进入保压状态，完成整个工作流程。
2 桥吊起升应急制动器故障分析和系统优化
2.1 液压站压力不足引起的故障
2016年3月—2017年2月液压站故障统计见表1。可知，电磁阀保压故障引起液压站压力不足比例超过60%，是引起液压站压力不足的主要原因。电磁阀保压故障主要是电磁阀块液压油的泄漏造成保压效果不好引起。
电磁阀块液压示意图见图4。技术人员发现在S1、S2电磁阀得电情况下，应急制动器油缸充油，制动器打开，S1、S2电磁阀密封圈受到很大的液压力作用，会有少许压力泄漏。电磁阀中O型密封圈为NBR丁腈橡胶材料[1]，能承受的油压有限，存在缺陷。
为解决该缺陷，通过在S1、S2电磁阀内安装液控单向阀的方式，利用单向阀的良好密封性解决压力泄漏问题。其原理是：液控单向阀允许液流向一个方向流动，反向开启则必须通过液压控制来实现。同时，液控单向阀可用作二通开关阀，也可用作保压阀。优化后的电磁阀块液压示意图见图5。液压站电磁阀块经过更换后，液压站压力不足引起的起升应急制动器故障大幅降低，电磁阀块液压油泄漏造成的保压故障比例几乎减少为零。
2.2 液压站电磁阀线圈发热引起的故障
液压站电磁阀线圈工作温度出现偏高甚至发烫的情况，会导致电磁阀线圈吸力下降，从而减少制动器油缸的进油量，使制动器不能完全打开。同时，温度过高也会烧坏线圈，引起起升应急制动器无法工作。其原理是：起升应急制动器在主控合上情况下，处于一直打开状态，控制起升应急制动器的电磁阀线圈就会一直得电，长时间工作会导致温度过高。加上桥吊原装电磁阀线圈是220 V交流电供电，交流电的电流为每秒变化50次，交流电电磁阀的电磁铁在吸合时，电磁阀线圈吸力是交变的，会引起涡流导致线圈发热，而且交流电供电电流比较大，发热也会比较严重。[2]
为解决发热问题，选择24 V直流电供电，在电磁阀线圈电阻不变的情况下，电流会大幅减小，发热量也会大幅下降。此外，直流电磁铁在吸合过程中和吸合后，比较平稳，动作迅速，不存在涡流现象。技术人员经过24 V线圈选型，发现SUN公司的770-224 24 V DC型号电磁阀线圈适合桥吊工况，更换此型号电磁阀线圈可以彻底解决线圈发热量过大的现象，确保电磁阀的吸力。而且，24 V直流电供电电源只需加装1块220 V AC/24 V DC直流电源模块即可，对原有线路变动不大。更换后的24 V DC电磁阀线圈见图6。
图6 更换后的24 V DC电磁阀线圈
液压站电磁阀线圈经过更换后，线圈发热现象改善明显，使用效果良好，由电磁阀线圈发热造成的起升应急制动器故障基本消除。
3 结 语
桥吊起升应急制动器液压电气系统的优化，大幅降低起升应急制动器故障比例，增强起升机构安全性，为进一步提升桥吊设备的安全性打下坚实的基础。
参考文献
- 付平.密封设计手册[M].北京:化学工业出版社,2009:18-21.
- 王建华.电气工程师[M].北京:机械工业出版社,2006:51-56.
