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全新轮胎吊自动化着箱控制技术让堆场内着箱更高效

2024-08-11 20:09  来源:振华重工


在宁波梅山港码头堆场,一辆集卡行驶到轮胎吊下,等待放箱。和往常不同的是,集卡司机的对讲机没等来轮胎吊司机告知如何调整定位的声音,却发现集装箱已经准确落到了集卡上。“今天的轮胎吊司机水平不错,不用交流就把箱子放好了。”

听到这样的反馈,上海振华重工设计研究总院智慧院自动化二所所长江灏及工程师谭兴福终于放心地笑了。由他们主导的全新轮胎吊自动化着箱控制技术,不仅实现了“自动”的功能,还保证了着箱效率。轮胎吊自动化着箱控制技术是上海振华重工“起重机着箱智能系统”中的一项关键核心技术,是公司首批“揭榜挂帅”科研攻关计划中的首批验收产品之一,它为助力传统轮胎吊自动化改造,实现传统堆场智能化升级提供了新的技术支撑。

轮胎吊担任着码头堆场和集卡之间装卸集装箱的重要角色,由于其对基建要求低,在传统码头上应用广泛。公司首批“揭榜挂帅”项目负责人江灏分析,传统轮胎吊作业时,司机室需要随小车往复运动,晃动较大,容易疲劳作业,存在安全隐患,设备的智能化升级刻不容缓。然而,利用传统技术进行自动化改造面临诸多挑战,包括高度定制化需求、实施难度和昂贵的成本,“这进一步加强了我们利用先进技术对现有设备进行自动化升级的决心。”江灏表示。

其中,最主要的就是解决吊具防摇及集装箱定位问题。传统轮胎吊不能进行吊具平移微动,吊具的平移依靠大小车。“要通过轮胎吊大小车实现吊具的精确定位难度非常高,必须要有高精度的检测设备及控制系统。”面对这一难题,在场桥自动化研发领域深耕多年的谭兴福当仁不让地接下这个科研攻关任务。

“自动控制的相关理论研究已经相对成熟,难点在于经典控制方法在当下具体问题中并不适用。”谭兴福说,在众多技术路线中,他决定尝试采用一种非线性控制方法来解决这一问题。为了将非线性控制方法应用在现存轮胎吊上,他查阅了大量文献和资料,结合项目经验,将控制理论转化为可编程控制器中的一行行代码,并进行初步仿真测试。

完成仿真测试后,他将全新的系统带到现场,却很快遇到了新挑战。自动化改造项目相对于新建项目,最大的问题在于需要兼顾码头作业,用于自动化测试的时间有限。为尽快完成测试,将新系统应用在作业中,谭兴福以扎实的技术功底和积极沟通的工作态度,充分利用用户作业间隙完成测试。努力获得了回报,测试结果达到预期,系统运行稳定可靠,完全满足自动化的要求。

该技术只是无数科研攻关难题中的一个,其成功应用为后续揭榜团队继续深耕传统港机“智慧变身”开了好头。

“起重机着箱智能系统”成功迭代形成“人工智能视觉开底系统”,并落地宁波北二码头。在该系统应用前,主要靠人工操作完成首层箱开底,应用后实现了AI全自动化首层箱开底功能,大幅提高了作业效率,且无需额外增加硬件,极大降低堆场建设成本。

链接:AB岸桥“御风有术” 赋予老码头新的生命力

“AB岸桥作为全球首创,对那些承载力有限的码头来说无疑是一个好消息,在现有码头土建条件下,用户可以使用更大参数的集装箱起重机,为老码头赋予新的生命力。”振华设计研究总院结构设计师郭新林介绍。

郭新林口中的“AB岸桥”,正是ZPMC和Liftech合作研发,全球首创的新型自平衡升降式岸桥(Articulated Balance Crane)。与常规岸桥相比,它最大的特点在于前大梁仰起的同时,后大梁能够同时水平下降,待前大梁仰起到位,整个后大梁及机房能下降到岸桥门框联系横梁附近,在岸桥处于非工作状态时,可显著降低其轮压,其中陆侧轮压可降低约20%,海侧轮压可降低约10%。它应用了一套全新的前大梁拉杆系统,舍弃了常规岸桥的双H型钢拉杆结构,使用多组钢拉索系统,实现单位长度上大梁结构更加轻巧。在这些新系统的牵引下,AB岸桥在收起大梁时,远远望去,如同一位面朝大海的芭蕾舞者,做出优雅的鹤立姿势。

这项成果相比常规岸桥具有相当大的优势,但将其实现却不太容易。振华设计研究总院机械工程师王宝海解释道:“AB岸桥采用了与常规岸桥完全不同的构造,因此我们需要重新设计大梁俯仰和缠绕系统,还有大梁固定系统。”为此,项目团队进行了专项攻关,最终实现俯仰缠绕系统使用的钢丝绳和滑轮数,比常规岸桥减少了50%以上,电机功率降低36%,更加节能环保。“得益于前大梁和后大梁重量在升降的过程中能部分保持平衡,使得大梁升降电机的功率得以降低,减少了能耗。”王宝海表示。

岸桥的轮压、防风是岸桥正常作业的前提。“而AB岸桥引以为傲的抗风和低轮压的特性,全在于这个独特的升降装置和低风阻的大梁结构。”项目负责人、振华设计研究总院机械院副院长曾鹏解释道,“抗风的关键在于梯度风,简单说就是越高处风越大,AB岸桥在仰起时大梁和机房可以降下来,这样受风的中心高度就降低了,同时因为细长的大梁设计,受风的面积减少,岸桥的轮压也进一步降低了。”轮压和码头的土建承载能力是决定码头是否能够承载大参数集装箱起重机的关键因素,AB岸桥的出现,不仅能满足特定用户的需求,而且为港机家族增添了新成员。

AB岸桥的独特设计,还带来了一些额外的优势。“因为设计特性,其前大梁与常规岸桥相比更加细长。”王宝海分析,“这样活动铰点就位于靠近陆侧上横梁附近,司机在操作的时候不用频繁经过活动铰点,能够大大减少维护保养工作量,提升驾驶舒适性。”

当前大梁仰起时,后大梁降低到一个相对较低的位置,维修人员可以更快捷地到达后大梁维修区域,为维修工作提供便利。此外,后大梁高度降低后,汽车吊便可以覆盖后大梁区域,让该区域大型部件的吊装更加便捷。而且在机房区域主机构上方配备的行车提升距离也减小了,提升效率大大提高。

“本项目方案设计已经全部结束,所有关键技术完成研发突破,并申请了多项专利。”曾鹏表示,“目前,本项目进入推广应用阶段,国内外多个码头用户对此款岸桥表现出浓厚兴趣。”

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