浅谈振华集装箱吊具电气设计工艺优化

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　　摘要：集装箱吊具作为港口码头重要的起重设备，吊具故障占港口码头总体设备故障率的一半以上，设备的可靠性一直是工程部重点关注对象，也是我们吊具生产厂家最重要的质量品控对象。产品需要抗震、耐摔、防腐蚀防老化等，为了降低故障率、提升品质，笔者单纯从设计和工艺角度分析改善吊具电气部件，提升品质，降低故障率。
　　关键词：起重机吊具;电气提升改善;优化产品品质
　　一、对单箱吊具电气优化
　　（一）继电器线路优化
　　按原控制原理，吊具上采用TURCK接近限位开关，即1个限位开关带一个魏德米勒继电器工作，电动单箱吊具一般需要18～26个接近限位开关，电气箱内就要配置18～26个继电器，单个继电器宽度是33毫米，导致箱内继电器占用大量的安装空间，而且每个继电器都要接常开常闭触点做逻辑保护或串并联送信号给主机，接线工作量比较大且线多不美观。经过设计改善，对继电器进行集成，做成印制电路板（宽140毫米，长235毫米），只需要接输入和输出的线，内部做逻辑串并联，这样不仅减少安装空间，又减少了接线工作，省去人工，还能美观电器箱内环境，线槽里电线明显减少。
　　（二）对电气箱优化
　　1.接线端子。吊具早期电器箱采用的是魏德米勒或菲尼克斯品牌2.5～6平方毫米的弹片式接线端子，每接一根线头都要用螺丝刀先插入端子，打开弹片插入线头再拔出螺丝刀，这样才能完成接线，每次接线都要反复用螺丝刀操作，电器箱内电线比较多，接线工作占用大量时间，进展比较缓慢。经过选型改善，采用菲尼克斯品牌2.5～4平方毫米的直插式接线端子，电线压好铜接头后可直接插入接线端子，不需要用螺丝刀旋或者插拨，大量缩短了接线时间，提升了接线工作效率。
　　2.接线颜色。目前吊具电器箱内接线端子和单芯线都是固定颜色，没有把强弱电分开，没有把交直流电分开，容易接错线，也不方便维修。经过改善，选用不同颜色的端子，以区分不同的电压等级，把交流“L、N”、直流“+、–”公用端子用颜色区分，同时单芯线和内部线按IEC标准用色标区别来防止接错，有效提高了接线效率，降低了故障风险。
　　3.维修保養、换线优化。很多老产品在平时维修保养时，用户反映不好拆线，扎带不好剪或填料涵不好松，内部线查找也困难，比较乱。经过改善设计，将电器箱内布置做成标准化、模块化。把电器箱做成标准模块，预留接口，外部线和电气箱采用插拔形式对接，因为箱内统一标准，查线也方便，外部线不用填料涵，把粗电缆换成细通讯接插线（24v DC控制），外部用点对点接插板拓展，这样即方便维修保养，也布线美观，降低故障率。
　　（三）对控制电压优化
　　增加电源，把交流控制变直流控制。现行很多吊具都是交流控制，信号、指令都是交流控制，优点是成本低，缺点是不好保养维修，尤其是对限位开关、电磁阀插头、电缆更换，要拆很多线，费时费工。很多用户希望电缆对接近开关或电磁阀连接用插拔形式，方便更换维修。但是交流控制电从安全设计角度考虑，是不能随意插拔的，有高触电危险。改善办法是在吊具上增加直流24V DC电源和继电器集成板来转换信号和指令，小小改动就能在增加低成本的情况下，改成可以插拔的24V DC控制，这样不仅方便用户维修保养，也提升品质。
　　（四）工艺绑扎和接线优化
　　吊具在放线时，要注意以下几个方面：
　　（1）把控制电和通讯线分开，布线槽中通讯线安排在线槽最里面，防止与控制电交叉受到干扰。控制电按电压大小依次从线槽最外面向内递减。
　　（2）相同电压等级的电缆可以捆扎在一起，最多可以放三层，粗的电缆放下面，直径最细的放在上面，留有合适的余量，注意弯曲半径不能太小，不能扭曲、压迫，防止起皮磨损，与钢结构边角碰到的地方需要加橡皮、缠绕管、软管等保护。
　　（3）接线要按照图纸正确施工，不同线径配以相应的铜接头，压接要牢靠，切勿夹到绝缘皮和套管，插入端子排后，手施加一定拉力测试一下，确保连接的高可靠性;套管原理号、接点号要清楚，特别是继电器K，接触器KM等符号要打清楚，防止与端子接点混淆;
　　（4）接线箱内线槽由原来的60×80改成60×100，增加线槽高度更方便接线，且美观。
　　（5）多余备用线要用胶布包好留在线槽里，要先接主回路再接控制部分。
　　（6）接线套管要按要求打印，根据放线表选择合适直径热缩套管还是普通套管，接线时套管首字母从下向上看，从左向右看，保证所有接线套管一致，字迹清楚准确。
　　（7）拨线和切线时，要使用专用拨线钳和段线钳，保护好内铜丝不受损坏;不能在箱内施工，防止碎铜丝掉入电气箱内，损坏其它电气元件。
　　（8）冷压铜接头时，要使用专业工具，管型和O型分开压，不可用其它工具替代，接好线后轻拉一下电线检查是否接牢靠。
　　（9）外部扎线时，要注意防水，一般电器出线后扎的位置比电器元件低，让线向下有个弯曲幅度后再捆扎，防止雨水顺着线流到电器内。
　　（五）对电缆优化
　　目前使用的电缆是普通船用电缆，线芯都是普通的一个颜色，容易磨损或者有油污看不清楚，集装箱吊具属于小部件，很多标准的地方可以考虑定制专用电缆，在内芯颜色上有所区别;普通电缆在抗扭、耐磨损方面也不好，尤其是吊具使用环境恶劣，耐油、抗拉、抗扭、防紫外线都是要考虑的参数，在空间小、外露、输缆链运动等因素下，我们更需要柔软、防晒、易拨皮的专用电缆。改善后专用电缆在颜色、性能上更能保障产品的质量。
　　二、对吊具模拟箱电气优化
　　（一）增加显示操作部分
　　在调试模拟箱面板上增加触摸显示屏，做个人机界面，可显示各部件限位开关信号和指令命令，一目了然可清楚看到吊具各部件状态。触摸屏的优点：①可省去很多信号灯和按钮开关;②可远程监控诊断故障和控制;③具有内置数据记录功能;④电子邮件和短信提醒功能;⑤易于安装插件模块;⑥能转换250多种工业通讯技术协议。主要携带的插件模块有带Logic Engine的数字I/O模块、模拟量输出模块、通用模拟量输入模块、热点偶和RTD模块、单/双环路PID控制模块。
　　（二）对模拟箱箱体修改
　　现在的模拟外壳是约一米高的长方体，搬运、接线、查故障都不方便，从美观角度也不符合人体工学。改善后，箱体变薄，高度有所提高，轮子加大，减轻重量，方便推着行走;底板接线抬高，不用蹲着干活，接插式安装，方便快捷，符合人体工学;操作面板简化，取消开关指令和信号灯，面板增加紧停按钮开关，方便操作保障安全。
　　小结：通过以上改善，可有效的提升我们振华集装箱吊具电气品质，降低了电气故障发生的可能性;另一方面也方便用户维修保养。通过优化模拟箱来模拟现场试车，把吊具问题在公司内部解决，全面检查各部件，降低故障发生率是我们一直的追求。我作为振华吊具公司的技术设计，只有不断更新改善，提高设计标准，优化设计方案，才能设计出更好的起重产品。
　　参考文献
　　任振辉，马永鹏，刘军.电气控制与PLC原理及应用[M].北京：中国水利出版社，2008.
　　上海港机重工.电气工艺安装规范[S].第一版，2013.7.
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