引言

在大型港口起重機(jī)的使用方面，諸多故障中往往會(huì)出現(xiàn)一種時(shí)間短、故障發(fā)生后瞬間恢復(fù)的現(xiàn)象，即瞬時(shí)故障。雖然瞬時(shí)故障有瞬間恢復(fù)的屬性，但在本質(zhì)上它依然屬于故障。因其發(fā)生時(shí)間、頻率各個(gè)方面都缺少一定的規(guī)律性，所以從故障發(fā)生、影響的角度分析，其存在著較大的診斷困難，也潛藏著難以預(yù)估的安全風(fēng)險(xiǎn)，這既是當(dāng)前大型港口起重機(jī)應(yīng)用中的實(shí)際問題，也是設(shè)備維修人員所面對(duì)的難題。要充分分析瞬時(shí)故障，應(yīng)按照危害評(píng)估、難點(diǎn)揭示、原因追溯的基本路徑加以說明。

1、瞬時(shí)故障分析

1.1 危害評(píng)估

大型港口起重機(jī)運(yùn)作狀態(tài)下，若發(fā)生瞬時(shí)故障，它直接產(chǎn)生的結(jié)果是引發(fā)運(yùn)行機(jī)構(gòu)故障，如起升過程的急速停止。這種狀況下，會(huì)進(jìn)一步引起連鎖反應(yīng)，包括磨損故障(如在驅(qū)動(dòng)機(jī)一減速器一剎車裝置部件之間)、沖擊性的安全威脅(如鋼絲繩一旋鎖一主體結(jié)構(gòu)間)。此類危害不僅會(huì)縮短起重機(jī)的使用壽命，也可能在難于及時(shí)控制工況的條件下造成安全事故。

1.2 難點(diǎn)揭示

由于瞬時(shí)故障的主要特征是持續(xù)時(shí)間為ms級(jí)，所以發(fā)生故障的原因很難及時(shí)做出判斷，同時(shí)因缺少現(xiàn)象的規(guī)律揭示，往往不能直接實(shí)施排查。尤其是在梯形圖信號(hào)正常的情況下，故障瞬時(shí)恢復(fù)更增加了模擬重現(xiàn)的困難，再加上CMS起重機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在故障原因斷定方面缺少全面性的反應(yīng)，因此很難全面解決大型港口起重機(jī)的瞬時(shí)故障問題。

1.3 原因追溯

根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)可知導(dǎo)致瞬時(shí)故障的因素包括信號(hào)干擾、電能質(zhì)量和接觸不良等。信號(hào)干擾方面往往是大型港口本身所處的環(huán)境、起重機(jī)的電氣系統(tǒng)器件等引發(fā)，具體可以追溯到PLC的干擾、電氣線路的干擾、變頻器的干擾以及其他電氣元件受干擾后所引發(fā)的瞬間動(dòng)作誤操作等。電能質(zhì)量方面，當(dāng)外部供電電壓壓降異常正常值時(shí)，就會(huì)造成線路、保護(hù)器的短路，從而引發(fā)瞬時(shí)故障。至于接觸不良所引起的故障較為常見，包括繼電器、電子感應(yīng)開關(guān)、PLC方面的I/0節(jié)點(diǎn)和線路端子排等各個(gè)方面的接觸不良，此類接觸不良是通過信號(hào)瞬間變化而引發(fā)瞬時(shí)故障，既有器件過小的因素，也有通訊方面的影響因素。因此，在此原因探索中應(yīng)采用綜合方法，減少單一化原因產(chǎn)生的局限性。

2、故障診斷探討

智能化監(jiān)控已應(yīng)用在大型港口起重機(jī)的運(yùn)作中，尤其是近年來的技術(shù)突破將我國的智能化水平帶到新階段。其中以大數(shù)據(jù)為基本思路的PLC數(shù)據(jù)追蹤，顯示了較強(qiáng)的故障探查能力。

2.1 特點(diǎn)與方法

PLC數(shù)據(jù)追蹤功能的特點(diǎn)是對(duì)故障反應(yīng)的速度快、鎖定快，能夠有效揭示故障產(chǎn)生的各種因素。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及方法角度分析，在瞬時(shí)故障診斷實(shí)踐中它會(huì)根據(jù)瞬時(shí)故障的狀態(tài)設(shè)置具體的追蹤條件，然后利用疑似故障源設(shè)置其追蹤的具體對(duì)象，包括I/0點(diǎn)位狀態(tài)、重量傳感器、編碼器(絕對(duì)值、脈沖編碼器)等。

2.2 診斷原理

基于PLC的瞬時(shí)故障診斷工作原理比較簡單，具體是在設(shè)備正常運(yùn)作狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行對(duì)象跟蹤并記錄運(yùn)作數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)終止、保存追蹤對(duì)象的狀態(tài)，再利用狀態(tài)發(fā)生的變化情況尋找原因。比如，在當(dāng)前應(yīng)用較多的安川CP717系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)選擇性的數(shù)據(jù)追蹤，并通過數(shù)據(jù)追蹤設(shè)置界面針對(duì)起始條件、需求數(shù)據(jù)進(jìn)行具體設(shè)置，利用運(yùn)行設(shè)備針對(duì)某故障設(shè)置一組開關(guān)量數(shù)據(jù)從而得到故障源?？梢詤⒖紙D1(a)、(b)(若以故障發(fā)生狀態(tài)ON-OFF的變化為準(zhǔn)，則其中的IB09E10即為故障源)。

(a) 選擇數(shù)據(jù)追蹤

(b) 故障設(shè)置一組開關(guān)量數(shù)據(jù)

圖1基于PLC的瞬時(shí)故障診斷原理及實(shí)踐步驟

3、舉例

PLC瞬時(shí)故障診斷系統(tǒng)具體操作中包括選擇數(shù)據(jù)追蹤、數(shù)據(jù)追蹤設(shè)置界面、故障設(shè)置開關(guān)量數(shù)據(jù)、追蹤狀態(tài)顯示和追蹤數(shù)據(jù)顯示等。下面結(jié)合某岸邊集裝箱起重機(jī)的作業(yè)過程，對(duì)其中的升起急停做出具體的實(shí)踐案例說明。

3.1 故障

某起重機(jī)升起機(jī)構(gòu)發(fā)生的瞬時(shí)故障現(xiàn)象是急停，特點(diǎn)是頻繁發(fā)生。

3.2 故障診斷

第一步判斷是根據(jù)具體情況觀察其中CMS系統(tǒng)顯示一發(fā)現(xiàn)起升手柄不在零位。針對(duì)此故障顯示，當(dāng)手柄回零后未進(jìn)行故障復(fù)位，根據(jù)操作實(shí)踐發(fā)現(xiàn)起重機(jī)能夠動(dòng)作，所以其發(fā)生急停的現(xiàn)象屬于運(yùn)行中的瞬時(shí)故障。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)故障持續(xù)時(shí)間短、自動(dòng)復(fù)位快，符合瞬時(shí)故障的主要特征，由此可以對(duì)CMS系統(tǒng)顯示的故障來源做出排除，確定該故障源不是來自點(diǎn)位、自動(dòng)鎖功能點(diǎn)位。

第二步根據(jù)排除法縮小追蹤范圍，基于PLC的安川CP717系統(tǒng)，按照其中的PLC數(shù)據(jù)追蹤程序，針對(duì)追蹤疑似的點(diǎn)位，具體方法是在觸發(fā)起始條件設(shè)置方面選擇控制閉合，在觸發(fā)終止條件方面設(shè)置方面選擇起升控制分?jǐn)?。此時(shí)，追蹤狀態(tài)處于ON時(shí)，則能根據(jù)MB001300導(dǎo)通實(shí)施具體追蹤，而當(dāng)該狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?FF狀態(tài)時(shí)，則關(guān)閉追蹤以表明追蹤結(jié)束。

第三步是按照追蹤數(shù)據(jù)指定列表的具體設(shè)置實(shí)施程序保存，再進(jìn)行正常狀態(tài)的運(yùn)行操作，此時(shí)通過追蹤數(shù)據(jù)列表中的故障，發(fā)現(xiàn)應(yīng)急鏈條限位狀態(tài)的變化處于故障發(fā)生階段。由此斷定是IB11022對(duì)應(yīng)的感應(yīng)式限位開關(guān)，排查發(fā)現(xiàn)其固定基座脫落。這種情況的產(chǎn)生是由于起升過程發(fā)生的振動(dòng)搖晃導(dǎo)致周圍的金屬物體感應(yīng)，從而出現(xiàn)瞬間誤動(dòng)作下的瞬時(shí)故障現(xiàn)象。

3.3 故障處理

精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)故障源后，維修人員對(duì)感應(yīng)式限位開關(guān)的固定基座進(jìn)行了重新固定，并對(duì)周圍的金屬物等進(jìn)行了一系列的排查，處理完畢后有效地控制了起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的急停現(xiàn)象，起重機(jī)工作狀態(tài)良好，科學(xué)、有效地解決了故障。

4、結(jié)語

我國的高速發(fā)展帶動(dòng)了大型港口的建設(shè)與擴(kuò)展，尤其是在“一帶一路”的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略帶動(dòng)下大型港口所發(fā)揮的作用、帶來的經(jīng)濟(jì)效益日益增加。但是，這種快速、高效、規(guī)?；l(fā)展的過程中，一些與大型港口配套的設(shè)備，如起重機(jī)在運(yùn)用過程中因應(yīng)用頻率過高往往會(huì)產(chǎn)生諸多故障，不僅影響工作進(jìn)度，也會(huì)給港口本身產(chǎn)生一定的效益影響。所以，在科學(xué)發(fā)展中必須從成本、安全的角度對(duì)可能發(fā)生的機(jī)械設(shè)備故障增強(qiáng)研究力度，盡量利用現(xiàn)代化的技術(shù)降低各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)，為大型港口的持續(xù)性發(fā)展保駕護(hù)航。