岸边集装箱桥吊电气控制系统探究

刘晓波 祝学东

摘要：当前商品贸易时代对货运措施的提升，使得集装箱运输以及港口装卸设备的需求快速升高，在此需求下，以桥吊为主的装卸运载设备及其相关的电气设备系统成为了行业研究的重点内容，通过提升电气控制系统的操作便利性以及结构设计的简便性，能够更好的实现高效率化的运输效率。

关键词：岸边集装箱；装卸桥吊；电气控制系统

桥吊设备多数是以其内部接卸结构进行传动带动大型机械吊装集装箱等重型物资，根据其动作特点以及物资类型需要多重辅助机构、起升、小车、大车和俯仰机构等器具实现桥吊整体运转。当前国内桥吊技术设备的发展已贴近世界化的水平，但对于很多电气配件的选择搭配，甚至设计方面的因素考量，还都存在不成熟的细节情况，而为了调动桥吊的各部分设备，需要合理规划电气设备的传动位置以及线路搭配方法，因此对于专门处理集装箱物资的桥吊设备，需要合理设计其电气控制系统，不仅能够提升运载效率，同时能够节约能源物资。

一、国内桥吊设备电气控制系统现状

集装箱货运体系在国际上占据的运输类型比例已经逐渐提升到了相当高的水平，并且货运类型以及规格种类都开始有了明确的标准，与其相配套的桥吊设备也因此具备了更高效率的控制系统，尤其是电气控制系统的升级进步更是迅猛发展，我国在集装箱桥吊电气控制系统方面发展时间短但进步迅速，并且为了保证多种类使用模式，应对船舶运输的周期逐步缩短，更加需要大功率同时高安全性的电气控制系统以维持港口装卸货运的效率。

当前港口电气控制系统的改革主要在于通过常规继电器控制加上发动机到电动机的可编程式传动，以PLC编程控制驱动直流驱动器进行工作，让装载效率能够大幅度提升，传统桥吊设备在电气控制系统上需要以继电器进行多个环节的联动操作，不仅对于人员技能经验要求高，同时容易出现误操作等情况，而当前通过可控编程的模式，能够极大的提升工作效率，并且保证稳固性，因此这一电气控制系统的升级带来了行业性的革命。

而另外一项技术上的大进步则在于驱动方式，直流驱动固然能够带来良好的效率，但当前通过国际市场的经验总结，交流驱动能够带来更多的优势，保持功率因数的稳定，并且产生的谐波电流可控范围更为标准，甚至不需要额外的滤波装置即可进行常规操作，减轻了桥吊设备的成本负担，同时为设备整体进行了减重，让桥吊结构的一体化属性更加成熟。交流驱动技术已成为桥吊设备的电气控制系统的主流驱动方式。现在的桥吊电控系统有多种选择，ABB ，安川，西门子等电控系统都已广泛应用于桥吊中，高压10KV -20KV通过高压进线柜再到主变压器降压到480V到主驱动器，经过整流和逆变，通过驱动系统控制各个机构的运转；通过辅变压器降压后，可以控制桥吊的各个辅助系统。对于各个桥吊所需要的工况进行PLC编程，再将PLC 与各个控制站建立通讯，精准控制实现各个功能。

二、桥吊设计结构与电气控制系统的关系

桥吊设备体积巨大并且运载力也属于高水准，因此其外形设计与其控制系统的运作具有相当高的关联度，当前桥吊设备的外形设计已经基本趋于一致，一方面是为了保证维修和规格化的标准一致，同时也为了保证运作过程中维持相同的电气控制系统，避免因技术规格或者操作方式不同造成工作人员重复培训的资源浪费。

通常起升机构以及俯仰机构加上各类辅助机构就能够完整形成一套集装箱桥吊设备的外貌，并且搭载照明、运载等系统后，能够更为高效的实现设备运输以及人员更替等行为。桥吊在正式投入作业前，也需要对各部分设施进行检测检查，避免运作过程中发生危险，对于这一点，电气控制系统也不例外。

而电气控制系统在其中的主要作用就是通过执行控制以及监控管理来产生效用，各类传感器以及硬件检测元件的使用用于提升编程控制器的效率，并且能够通过故障检测随时监控系统设备的使用情况以及潜在故障区，现在的桥吊基本都有故障显示软件，当机构发生故障，在显示屏都会有显示，以实现对于桥吊运行状况的实时监控。例如在桥吊使用过程中运载力以及能源设备维持情况的显示，能够通过电气控制系统的输出幅度有所展现，操作人员根据控制系统回馈的数据可分析出当前桥吊运载集装箱货物的强度是否超出预期，避免超负荷运载对桥吊设备产生损伤。

另外当前技术水平的提升让桥吊设备也具有了更高的可操控性，甚至能够通过网络连接对外传输监控视频，提升吊装装卸的远程监控水准，进一步保障安全系数。电气系统的覆盖范围在桥吊使用中也因此不断提升，未来还会有更多电子设备成为桥吊当中的重要辅助工具，为提升工作效率带来良性的转化。

为了保障桥吊设备的安全性能，一般都需要配备低压配电保护设施以及PLC控制柜等设备提升安全性能，部分对系统工作效率具有关键性影响力的设备都有专门的提示，方便维修检测人员进行维护工作，同时单独连接的继电器能够避免多重连线产生的安全故障。不过在岸边工作环境下这一类型的保护柜需要妥善的保护措施，在安装固定 散热空间 方便维修 以及受潮等方面尤其需注意。

三、桥吊电气设备提升工作效率的具体方式

对于桥吊设备的电气控制辅助，除了常规的电路设备之外，还有一部分承担自动控制的预备方案，尤其是在人工操作精度以及细微性难以达到对应的等级的情况下，通过吊具自动加装的方式，运用电气控制来实现更为精密的操作方法，也是桥吊集装箱过程中经常使用的一种办法，其中包括电子防摇技术。

通常电子防摇以直接或间接两种方式完成，通过加装反馈反射装置对吊装集装箱的摆动幅度进行控制，减少因为人为操作出现的晃动等问题，而间接方式则是通过摇摆幅度进行控制，将其限定在一定的范围区间内，因此晃动幅度相比于直接式要大一些，但所需要的控制难度更小。

对于桥吊自动作业控制，需要细致化的编程才能够完成，将闭锁结构以及装箱布局完整输入到桥吊操控机械设备中，在测定具体方位后，按照预定数值起吊，充分发挥自动定位运行的优势，缩短平均的桥吊作业时间。这也是电气设备在桥吊吊装集装箱过程中最具技術化的应用方式。现在的桥吊正在往自动化方向发展，未来自动化也必将成为趋势。现在的上海洋山港和国外的摩洛哥港口等桥吊的自动化控制都已比较成熟。除了电子防摇等功能，自动化桥吊也运用了集卡引导系统CPS（Chassis Position System）和SPSS船型扫描系统系统（Ship Profile Scanning System）。集卡引导系统是基于3D激光扫描的定位系统，可缩短岸桥下的集装箱装卸时间，提高装卸效率。船型扫描系统系统使用激光器实时扫描下方的堆箱轮廓、建立基于小车坐标系的轮廓图，通过与PLC之间的通讯，控制机构及时减速，避免可能的碰撞危险，实现小车防撞与智能软着箱功能。

当前不仅在国内应用这些技术手段，同时我国在技术发展前景上也已经达到国际先进水平，甚至部分发达国家的作业工程也会专门通过我国的桥吊技术来完成机械组装或者大型设备搬运的工作，如图（1）的岸边桥吊大型作业场景，即为我国设备服务于国际产业。未来在岸边桥吊集装箱产业当中，中国技术也将具有一席之地。

四、结束语

通过对当前市场经验的总结，港口机械设备使用着实需要通过设计规范以及调整技术标准来实现更高效率的集装箱运载效果，未来电气设备的行业使用需求要求其控制系统的更新效率提升，也就代表着每一代电器控制系统的使用寿命将逐渐缩短，同时也是对于操作人员技术要求的一个巨大上升，需要随时保持活跃性以及与行业的同步性，因此在实际工作中应当总结经验同时对集装箱桥吊设备的使用及电气系统的控制形成规范化的操作体系，及时更新系统以保证工作效率，为高效便捷化的港口装卸模式提供有力保障。

参考文献：

[1]瞿俊杰， 刘韩臣， 倪青亮. 岸边集装箱桥吊电气控制系统[J]. 设备管理与维修， 2017（11）：89-91.

[2]段朝辉. 离散货源需求下的集装箱桥吊配置优化[J]. 中国航海， 2016， 39（2）：120-124.

（作者单位：上海振华港机重工有限公司）