摘要：垃圾吊车是垃圾焚烧厂的重要设备，直接关系到焚烧厂运行的可靠性。文章结合工程实例，对垃圾吊车实际使用中遇到的问题的进行总结和探讨，以期能更好地实现设备的安全可靠运行。
关键词：垃圾吊车；垃圾焚烧厂；应用
中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1007-0370(2011)05-0067-02
随着中国城市化的发展，垃圾处置的矛盾越来越突出。这几年垃圾焚烧事业在我国的蓬勃发展，越来越多的垃圾焚烧厂开始新建和投入运行。垃圾吊车是垃圾焚烧厂垃圾供料系统的核心设备，承担着搬运、搅拌物料，及向垃圾焚烧炉供料等工作。
由于工作环境条件恶劣，维修保养困难，工作负荷繁重，垃圾吊车非常容易发生故障。一旦发生故障，将严重影响垃圾焚烧炉的供料，严重时甚至造成垃圾焚烧厂的停运，所以垃圾堆吊车的安全使用是相当重要的。本文就上海江桥生活垃圾焚烧厂运行8年以来的实际经验，对垃圾吊车在焚烧厂中的应用及安全使用进行探讨。
1 垃圾吊车的工作特点和技术要求
1.1 环境特点
与普通吊车相比，垃圾吊车的工作环境存在如下的特点：
(1) 垃圾渗沥液存在很强的腐蚀性，坑内存在甲烷等可燃性气体，多粉尘。
(2) 垃圾坑由于防止臭气泄漏的目的，其密封性很强，加之垃圾发酵产生的热量，就直接造成夏季坑内温度很高，吊车处于高温运行的状态。
有鉴于此，垃圾吊车的工作环境是非常恶劣的，其故障的发生率也是比较高的。如何在其故障发生时及时中断操作，避免问题扩大，保护人员设备，就显得非常重要。
1.2 设备特点
垃圾吊车一般采用双梁抓斗桥吊，它由起升机构和大、小车运行机构等组成，使用六瓣双绳抓斗，主要担负焚烧炉进料斗的供料和坑内垃圾的搬运、搅拌和堆放等任务。工作条件十分恶劣，为多粉尘、高温、高湿和高腐蚀性气体环境。由于是靠抓斗进行作业，属重负荷型，故其工作级别很高，各机构电机均为短时重复工作制。垃圾吊车的控制方式分半自动和全自动两种，半自动操作方式是指垃圾吊车在向焚烧炉料斗上料的过程由PLC自动执行。而拌料、抓料、搅拌等操作由吊车司机手动操作。这种操作方式是在各个垃圾焚烧厂应用得最广泛的。
全自动控制方式是在垃圾坑周边设置传感器，自动记录垃圾堆放的情况，吊车在不需要操作员的情况下，进行全自动操作。优点是节省了操作人员。缺点在于吊车通过传感器记录的垃圾高低堆放情况进行操作的，存在抓斗下放到垃圾倾斜面发生侧翻的可能性。而且由于在垃圾坑内设置了若干传感器，其每天的维护工作量也大大增加。
1.3 技术要求
垃圾吊车的工作电压为380V 50Hz的交流，环境温度50℃，起升的速度在O-70m/min，小车速度在0-60m/min，大车速度在O-80m/min。
一般还有如下要求：
(1)起动力矩大，特别是起升悬空起动不能有溜沟；(2)要实现软启动，但加，减速时间不能太长，2-3秒，否则将影响工作效率；(3)能承受频繁的启动冲击；(4)半自动化，自动化操作时定位精度要高。
2 垃圾吊车的保护控制
2.1 垃圾吊车的控制
垃圾吊车的控制系统是由西门子S7-300主站、Profibus现场总线和S7-300分布式从站构成。主站设在控制柜里，从站设在起重机上和操作柜上，通过Profibus建立通讯联系。
2.2 垃圾吊车的保护
(1) 在吊车的大车、小车和起升上设置有计数器，通过记录大小车和起升移动的距离，将位移送入PLC。PLC通过对位移的计算，就可以知道吊车在坑内的座标位置，判断吊车的运行情况。防止吊车越限和碰撞。
垃圾吊车的操作区域是由垃圾坑的面积作为底部，坑底到吊车抓斗上升极限作为高度所决定的立方体。这一区域内属于吊车的允许运行范围，可以自由操作。当吊车需要运行到坑两侧的检修平台时，就必须解除相应的限位，手动操作，因为这一区域属于范围外了。
(2) 吊车的大车、小车设置有多道机械限位或感应限位，当吊车运作到减速限位位置时，执行减速操作，如吊车继续运行至刹车限位位置，自动停车。减速限位保证即使终端刹车限位失灵，终端的机械缓冲装置也能保证减速后的吊机安全停车。
(3) 起升滚筒上设置有机械终端限位，当抓斗上升至终端位置时自动刹车。
(4) 大车、小车、起升电机上有旋转编码器，讲电机转速反馈到变频器，当变频器判断升降超速时动作，停止吊机操作。
3 现场实际使用中遇到的问题
3.1 腐蚀和磨损
中国城市生活垃圾的厨余物多、含水率高、热值较低，而焚烧处理垃圾时必须将新鲜垃圾在垃圾储坑中储存3-5天进行发酵熟化，以达到沥出水份、提高热值的目的，这样才能保证后续焚烧炉的正常运行。
因此其渗沥液污染物浓度高、水质变化大、带有强烈恶臭，呈黄褐色或灰褐色。
3.2 高温
由于为了防止臭气的外泄。垃圾坑的密封是相当严密的，平时仅仅依靠焚烧炉的一次风机进行拔风。而垃圾发酵也会产生大量的热量，当环境温度15-20℃时，垃圾坑内垃圾发酵产生的渗沥液温度最高可以达到69-75℃。
由于以上原因，在夏季，垃圾坑内的温度是相当高的，根据实测，可以超过50℃，这对于运转设备，是极大的考验。
3.3 运转频繁
根据统计垃圾吊车的年工作小时数在8000小时左右，满载率高、工作频繁，加之现场环境的恶劣，给立场维护保养带来了很大的困难和问题。
4 提高垃圾吊车安全可靠性的措施
4.1 对抓斗壳体的加强与改进
针对垃圾物料对爪齿的磨损，我们采用了10mm的316不锈钢条对爪齿的焊缝结合处予以加强，当出现磨损后，只需重新补焊即可，这样可以很好地避免爪齿原有焊缝的磨损。
同时，在实际使用中，我们发现爪尖是整个抓斗最容易损坏的部件，建议厂家在制造抓斗时，应对该部分进行加强。
4.2 对抓斗液压系统的改进
大部分垃圾抓斗是通过电机转向控制抓斗的闭合。经过多年使用总结，发现会有如下问题产生。
电机顺转抓斗闭合，电机逆转抓斗开启。抓斗工作时，电动机就处在频繁的正反转中。根据我们实际工作中的测算，在抓取垃圾坑底部密实的垃圾时，由于抓斗力量的不足，需要在缓慢上升过程中，反复执行开闭抓斗操作，频率可以达到2秒一次。可以想象，一般电机在这种工况下是非常很容易损坏的；即便电机本体质量过关，电机底脚螺孔和底脚螺栓也常常因此断裂而使抓斗不能使用。所以，垃圾抓斗液压系统的设计易采用阀控，电动机始终一个方向旋转，液压泵采用变量泵。
4.3 加强保护装置的可靠性
在吊车设置的保护中，对于操作区域的保护通过链条计数器来实现。
在实际使用中，链条计数器又是维护工作中比较容易忽视的
环节。当计数器发生故障时，吊车将得到一个错误的座标值，从而误判在垃圾坑内的区域，直接导致相关限位的失灵。如该过程在吊车自动运行中发生。可能直接导致吊车出轨。
根据故障发生的统计，我们发现计数器的故障一般发生于链条与计数齿轮的耦合上，当卡入垃圾杂质时，就会导致故障。所以，对计数器链条的定期清理润滑，保持链条的干净是非常重要的。
垃圾吊车的现场环境多粉尘、油污，这对保持现场计数器链条的干净是非常不利的。一般，计数器链条采用的是滚子链，润滑的部位主要是链轮和链条的滚子、链轴和轴套。对垃圾吊车而言，起链条最常见的故障是链条卡咬。
经过现场实践，我们发现干式二硫化钼润滑剂具有比较好的效果。较其他润滑油而言，该种润滑剂可以在结合件的表面形成一层快速干燥的二硫化钼薄膜，避免了其他润滑油易粘灰的缺点。
4.4 加强抓斗电缆的可靠性
抓斗电缆滚筒与钢丝绳滚筒有同步运行和不同步运行两种，前者通过力矩电机或弹簧装置控制电缆的拉力实现电缆的同步，后者则是两个滚筒直接同步运行。根据实际使用经验，我们感到后一种方式更加合理。对于同步电缆滚筒，由于缺少向上的拉力，在吊机抓斗做比较快速的上升运动时，电缆有滑落出电缆滚筒的隐患。
根据对厂内多台吊机的使用经验汇总，我们发现，凡使用多股电缆作为抓斗电缆的，其电缆寿命明显低于直接使用较粗的电缆。所以我们的建议是，为了提高抓斗电缆的使用寿命，应避免使用多芯电缆。
如抓斗电缆使用3×16平方，实际使用中寿命基本在1年以上，远远超过使用4平方的多股电缆。
不同步滚筒一般使用液力耦合器或弹簧作为电缆拉力的调节，所以调节力矩是比较重要的一点，拉力过小会造成电缆下垂。拉力过大会大大减少电缆寿命。根据经验。我们得出一个比较简单的方法调节拉力。以液力耦合器滚筒为例，在每次调整了液力耦合器的油位后，必须实际测量滚筒电机的电流，否则易发生电缆拉断问题。
4.5 通过变频器及时发现隐患
由于变频器控制的优越性，目前的垃圾吊车基本全部使用变频器来进行电机驱动，通过变频器和PLC的组合，可以很方便地满足实际使用的要求。
以ABB公司的ACS系列变频器为例，该系列产品采用了最优的电机控制方法——直接转矩控制技术(DTC)，它可以对所有交流电动机的核心变量进行控制，并把定子磁通、转矩作为主要控制变量。高速信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机状态每秒钟更新4万次，对负载的变化和瞬时掉电，能做出迅速响应。其开环控制精度可以达到闭环矢量控制的精度(0.1％-0.5％)，开环转矩阶跃上升时间小于5毫秒，约为矢量控制的1/20，起动转矩可达200％，并具有有效的磁通制动来提供最大可能的制动力矩。尤其它还提供了提升机应用宏程序，它具有提升机应用所需的全部控制和安全功能，模块化功能可确保提升机安全快速运行、故障处理容易、维护简单，DTC控制技术使操作者便于精确控制速度和转矩，该装置与传统的主令开关配合使用，操作非常方便。
作为垃圾吊车，其负载有两种，一种是干移负载(行走负载，如大小车)，一种是位能负载(升降负载，如起升)，因而其制动电路也需要因负载性质而不同。在位能负载控制电路中应加入制动斩波器和制动电阻，这样可通过电阻制动，有效地实现电机的制动和减小减速时间，保证重物就位的可靠性。当变频器的中间直流电路的电压超过特定的极限值，制动斩波器和制动电阻就开始工作。
实际使用中，通过对变频器运行状况的观察，可以有效地发现可能存在的设备隐患，达到提早发现、预防性处理的目的。垃圾吊车的变频器在运行中，当有MOT OVERSP，INV OVERLOAD(变频器过载)，OVERCURRENT(输出过流)等故障代码出现，但并不影响正常运行时，就应该注意对机械部分的检查，很多机械部分的隐患和故障就是这样发现的。
如大车ACS600变频器在运行中，会偶然出现MOTOVERSP，从故障代码可知，是速度超过由MOT OVERSPEEDLEV定义的水平，ABB变频器说明书提供的解决方案是检查转矩和电流限幅设置，检查电机和电机电缆，检查脉冲编码器和NTAC模块的联接。
在按照以上步骤检查正常后，会非常容易认为该故障属于变频器误报，并不影响实际运行。但我们在拆卸电机检查时，发现大车一侧减速机内的齿轮已经损坏，该电机处于空转状态。由于该故障，大车实际上由单侧电机驱动运行，当刹车时，一侧电机因为没有负载，而两台电机是由变频器并联驱动的。就造成重载的电机有几率出现过流，而空载的电机则有几率出现超速。
5 小结
作为特种行车，垃圾吊车的设计一般而言都考虑到了环境的特殊性，提高了对恶劣环境的能力。但设计者并不是使用者，而且设计还受到现场条件的限制，有一些方面肯定存在着不足。
作为使用和维护者，熟悉该吊车的性能，及时发现不足，制定相应的维护保养计划，完善吊车的性能，就是所应该做到的了。
参考文献
[1]DEMAG REFUSE CRANE ZKKW 12，8t×24.9mMECHANICAL DOCUMATION.
[2]ABB ACS600标准应用程序5.1999.
[3]起重机自动化在垃圾发电厂中的应用，李瑞华，
