引言

在大型港口起重機的使用方面，諸多故障中往往會出現(xiàn)一種時間短、故障發(fā)生后瞬間恢復的現(xiàn)象，即瞬時故障。雖然瞬時故障有瞬間恢復的屬性，但在本質(zhì)上它依然屬于故障。因其發(fā)生時間、頻率各個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，也潛藏著難以預估的安全風險，這既是當前大型港口起重機應用中的實際問題，也是設備維修人員所面對的難題。要充分分析瞬時故障，應按照危害評估、難點揭示、原因追溯的基本路徑加以說明。

1、瞬時故障分析

1.1 危害評估

大型港口起重機運作狀態(tài)下，若發(fā)生瞬時故障，它直接產(chǎn)生的結(jié)果是引發(fā)運行機構(gòu)故障，如起升過程的急速停止。這種狀況下，會進一步引起連鎖反應，包括磨損故障(如在驅(qū)動機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)。此類危害不僅會縮短起重機的使用壽命，也可能在難于及時控制工況的條件下造成安全事故。

1.2 難點揭示

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

1.3 原因追溯

根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗可知導致瞬時故障的因素包括信號干擾、電能質(zhì)量和接觸不良等。信號干擾方面往往是大型港口本身所處的環(huán)境、起重機的電氣系統(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)的瞬間動作誤操作等。電能質(zhì)量方面，當外部供電電壓壓降異常正常值時，就會造成線路、保護器的短路，從而引發(fā)瞬時故障。至于接觸不良所引起的故障較為常見，包括繼電器、電子感應開關(guān)、PLC方面的I/0節(jié)點和線路端子排等各個方面的接觸不良，此類接觸不良是通過信號瞬間變化而引發(fā)瞬時故障，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)控已應用在大型港口起重機的運作中，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，顯示了較強的故障探查能力。

2.1 特點與方法

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

2.2 診斷原理

基于PLC的瞬時故障診斷工作原理比較簡單，具體是在設備正常運作狀態(tài)下對其進行對象跟蹤并記錄運作數(shù)據(jù)，當發(fā)生故障時終止、保存追蹤對象的狀態(tài)，再利用狀態(tài)發(fā)生的變化情況尋找原因。比如，在當前應用較多的安川CP717系統(tǒng)，就能實現(xiàn)選擇性的數(shù)據(jù)追蹤，并通過數(shù)據(jù)追蹤設置界面針對起始條件、需求數(shù)據(jù)進行具體設置，利用運行設備針對某故障設置一組開關(guān)量數(shù)據(jù)從而得到故障源。可以參考圖1(a)、(b)(若以故障發(fā)生狀態(tài)ON-OFF的變化為準，則其中的IB09E10即為故障源)。

(a) 選擇數(shù)據(jù)追蹤

(b) 故障設置一組開關(guān)量數(shù)據(jù)

圖1基于PLC的瞬時故障診斷原理及實踐步驟

3、舉例

PLC瞬時故障診斷系統(tǒng)具體操作中包括選擇數(shù)據(jù)追蹤、數(shù)據(jù)追蹤設置界面、故障設置開關(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的作業(yè)過程，對其中的升起急停做出具體的實踐案例說明。

3.1 故障

某起重機升起機構(gòu)發(fā)生的瞬時故障現(xiàn)象是急停，特點是頻繁發(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。針對此故障顯示，當手柄回零后未進行故障復位，根據(jù)操作實踐發(fā)現(xiàn)起重機能夠動作，所以其發(fā)生急停的現(xiàn)象屬于運行中的瞬時故障。進一步分析發(fā)現(xiàn)故障持續(xù)時間短、自動復位快，符合瞬時故障的主要特征，由此可以對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位、自動鎖功能點位。

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，針對追蹤疑似的點位，具體方法是在觸發(fā)起始條件設置方面選擇控制閉合，在觸發(fā)終止條件方面設置方面選擇起升控制分斷。此時，追蹤狀態(tài)處于ON時，則能根據(jù)MB001300導通實施具體追蹤，而當該狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?FF狀態(tài)時，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)指定列表的具體設置實施程序保存，再進行正常狀態(tài)的運行操作，此時通過追蹤數(shù)據(jù)列表中的故障，發(fā)現(xiàn)應急鏈條限位狀態(tài)的變化處于故障發(fā)生階段。由此斷定是IB11022對應的感應式限位開關(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)生的振動搖晃導致周圍的金屬物體感應，從而出現(xiàn)瞬間誤動作下的瞬時故障現(xiàn)象。

3.3 故障處理

精準地發(fā)現(xiàn)故障源后，維修人員對感應式限位開關(guān)的固定基座進行了重新固定，并對周圍的金屬物等進行了一系列的排查，處理完畢后有效地控制了起重機起升機構(gòu)的急?，F(xiàn)象，起重機工作狀態(tài)良好，科學、有效地解決了故障。

4、結(jié)語

我國的高速發(fā)展帶動了大型港口的建設與擴展，尤其是在“一帶一路”的經(jīng)濟戰(zhàn)略帶動下大型港口所發(fā)揮的作用、帶來的經(jīng)濟效益日益增加。但是，這種快速、高效、規(guī)模化發(fā)展的過程中，一些與大型港口配套的設備，如起重機在運用過程中因應用頻率過高往往會產(chǎn)生諸多故障，不僅影響工作進度，也會給港口本身產(chǎn)生一定的效益影響。所以，在科學發(fā)展中必須從成本、安全的角度對可能發(fā)生的機械設備故障增強研究力度，盡量利用現(xiàn)代化的技術(shù)降低各種潛在的風險，為大型港口的持續(xù)性發(fā)展保駕護航。