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摘要：随着国际造船业的蓬勃发展，各造船企业为了满足生产的需要，均在船坞上配置大型的造船门式起重机。由于造船门吊具有跨度大、起升高度大的特点，很容易造成两侧大车偏斜运行的现象发生，从而引发安全事故。鉴于此，需要采取有效措施，避免两侧大车偏斜运行的工况发生，保证造船门吊的工作安全。
关键词：船;门式起重机;纠偏
门式起重机是建设中应用最为广泛的起重机械之一，门式起重机一般由金属结构、工作机构、电气控制系统和安全装置等组成。目前造船门吊的起重量、跨度及起升高度也有增大的趋势。由于起重量大、跨度大和起升高度大的特点，造船门吊门架结构的重量约占整机重量的70%以上，并且门架结构在自重和吊载的影响下，变形也非常复杂。因此，本文重点论述造船门吊的门架结构特性，以及在设计和生产制造过程中，预先采取有效措施，使造船门吊在工作状态下，门架结构受力合理，进而提高造船门吊的工作安全性。
一、船门式起重机纠偏的原因
由于造船门吊跨度大、起升高度大，通常会产生偏斜运行的现象，这种现象是由于大车轨道高低、平行偏差和载荷分布不均引起运行阻力的不同、走轮直径的偏差、电动机转速的偏差等众多因素造成。偏斜运行主要表现在刚性腿侧大车与柔性腿侧大车不同步运行，造成轮缘啃轨，一旦偏斜运行严重，将造成一侧大车轮缘卡死，如果操纵人员没有意识到这种情况而继续驱动大车运行，将会导致造船门吊的钢结构承受附加载荷而发生安全事故。因此，需要采用合理的技术手段，避免大车偏斜运行，以保证造船门吊安全工作。为了避免大车偏斜运行，我们通常采用纠偏技术，将大车在运行过程中，两侧偏斜量的值控制在一定的范围内，以避免钢结构承受附加载荷和车轮啃轨现象的发生。
二、门式起重机结构的特性
在门架平面内，门架为静定结构，在主梁自重和吊载的影响下，主梁在垂直方向将产生变形，由于刚性腿与主梁刚性连接，所以刚性腿始终与主梁垂直，使得刚性腿向跨内侧偏斜，而柔性腿与主梁铰接，由于轨道位置和轨距不变，迫使柔性腿向跨外侧偏斜，门架变形前后，门架这种外观形状的改变，称为变位。由于门架的变位，改变了门架结构的受力状态，增加了刚性腿侧偏斜侧向力和附加弯矩，使车轮啃轨严重。为了克服以上的不利因素，在造船门吊的设计和生产制造过程中，使刚性腿预先向外侧倾斜，以便安装后使刚性腿向跨外侧偏斜，当在一定的载荷和自重作用下，刚性腿和柔性腿均与主梁垂直，这就是反变位技术在造船门吊中的应用。
三、门式起重机纠偏技术
为了保持造船门吊运行过程中两侧大车运行速度和位置的同步，在现有的纠偏技术中，进行自动纠偏或手动纠偏。下面是常用的纠偏措施：
采用增量型编码器。造船门吊的大车运行通常采用变频调速控制，在刚性腿侧和柔性腿侧的大车上各有一台变频电动机上设置了增量型编码器，当这两台电动机平均转速相差一定数值时，就
可以通过计算编码器输入PLC 的脉冲数量进行纠偏。
采用绝对值编码器。在刚性腿侧和柔性腿侧的大车上各设有一个检测轮，在检测轮上安装绝对值编码器（也可以将编码器安装在无轮缘的被动车轮上），将编码器的转数输入到PLC中，通过控制系统比较两侧大车的位移量进行纠偏。
采用磁感应开关和磁块。在刚性腿侧和柔性腿侧的大车轨道旁平行安装一些感应磁块，在两侧的大车上各安装一套磁感应开关，通过电控系统测量出刚性腿侧和柔性腿侧的磁感应开关动作的先后并输入到PLC 中进行纠偏。
采用位移传感器或限位开关，当刚性腿侧和柔性腿侧的大车偏斜运行时，主梁与柔性腿的夹角将发生改变。将位移传感器或限位开关安装在柔性腿顶部，通过传感器或限位开关输出的信号进行纠偏。目前，为了保证纠偏的安全性和可靠性，通常是将纠偏措施组合使用。本文介绍一项成熟的纠偏技术，提高了大车运行的安全性。
1、上部纠偏装置。上部纠偏装，置安装在柔性铰处，柔性铰处反映的偏斜信号是一个偏斜角。纠偏装置通过检测主梁与柔性腿的角度变化，判断两侧大车是否发生偏斜运行，在柔性铰处设置的纠偏装置可以采用以下两种型式：采用位移传感器作为检测元件，将位移传感器安装在主梁上，控制臂架安装在柔性腿上。底座固定在主梁上，将位移传感器安装在支座上，支座通过一个铰轴安装在底座上，通过顶紧装置可以调整位移传感器的角度。支杆固定在柔性腿上，将控制臂架安装在支杆上。
该纠偏装置的工作原理是通过控制臂架前端的平板压缩位移传感器。在控制臂架前端有两个平板，用于压缩支座上的两个传感器，无论偏斜是向前还是向后，都会有一个传感器连通，将信号传输到控制系统进行处理。通常将位移传感器设为三级限位，分别为偏斜、停止和急停，当偏斜运行达到偏斜限位位置时，通过电控系统，造船门吊进行自动纠偏;当偏斜运行状态加剧，达到停止限位位置时，控制系统发出报警信号，大车运行速度降低至额定速度的50%，同时进行自动纠偏;当偏斜运行达到急停限位位置时，控制系统发出报警信号，并切断造船门吊电源实现紧急停车，操作人员进行手动纠偏。由于位移传感器采集的信号连续，外部因素对偏斜信号影响小，因此，纠偏精度高，安全性和可靠性好。
2、下部纠偏装置。下部纠偏装置由绝对值编码器和磁感应开关两道纠偏装置组成，绝对值编码器通常安装在被动车轮或检测轮上，绝对值编码器安装在无轮缘的被动车轮上，避免车轮啃轨和卡死现象发生。在刚性腿侧和柔性腿侧大车上各安装一套编码器，通过编码器把被动车轮的转数反馈到控制系统中，系统对两侧大车被动车轮转数的比较来检测两侧大车行程的偏差量。该型式纠偏装置，同样将偏斜运行过程实现上部纠偏装置所述的纠偏功能。该纠偏装置安装、调试方便，但受编码器安装精度、轨道状况和车轮运行情况的影响，其反馈的信号会产生较大的累计误差，容易造成偏斜信号失准。在两侧大车的台车上各安装一套磁感应开关，沿两根轨道方向与磁感应开关相对应的位置安装有多块磁块，相邻磁块之间的距离是10-30m。在大车运行过程中，磁感应开关随大车移动，当磁感应开关经过地面的磁块时，磁感应开关会获得一个信号并将信号反馈到控制系统。由于地面的磁块安装位置固定，所以磁感应开关检测到的是两侧大车运行的绝对偏差。该检测装置不受外界环境影响，检测精度高。
3、联合纠偏功能的实现。在纠偏装置中，控制系统通常以上部纠偏装置为主，下部的两道纠偏装置为辅。在造船门吊运行过程中，上部纠偏装置将采集到的偏斜信号输入到控制系统中，控制系统将此信号与下部纠偏装置中絕对值编码器采集的信号进行对比、分析运算，然后利用控制系统与电动机上所带增量型编码器的联合作用进行大车运行速度的调整，使两侧大车自动减小偏斜距离。磁感应开关检测到两侧大车运行的绝对偏差，绝对偏差被输入到控制系统中，控制系统将对各道纠偏装置校准，误差清零，确保各纠偏装置信号的准确。
近年，对船门式起重机的安全可靠的纠偏装置，有力保证了造船门吊的安全运行，已在多台船门吊上应用，效果良好。
参考文献
[1] 罗永新，成大民.起重机偏斜运行时水平侧向力的探讨[J].重工与起重技术，2019，（1）：20-23.
[2] 徐广红，陈 兵，屈小章.基于起重机水平偏斜侧向载荷性能分析[J].机械设计与制造，2020，（8）：21.
[3] 肖海江.造船门式起重机纠偏技术的研究[J].机械工程师，2019，（5）：73-74.
关键词：船;门式起重机;纠偏
门式起重机是建设中应用最为广泛的起重机械之一，门式起重机一般由金属结构、工作机构、电气控制系统和安全装置等组成。目前造船门吊的起重量、跨度及起升高度也有增大的趋势。由于起重量大、跨度大和起升高度大的特点，造船门吊门架结构的重量约占整机重量的70%以上，并且门架结构在自重和吊载的影响下，变形也非常复杂。因此，本文重点论述造船门吊的门架结构特性，以及在设计和生产制造过程中，预先采取有效措施，使造船门吊在工作状态下，门架结构受力合理，进而提高造船门吊的工作安全性。
一、船门式起重机纠偏的原因
由于造船门吊跨度大、起升高度大，通常会产生偏斜运行的现象，这种现象是由于大车轨道高低、平行偏差和载荷分布不均引起运行阻力的不同、走轮直径的偏差、电动机转速的偏差等众多因素造成。偏斜运行主要表现在刚性腿侧大车与柔性腿侧大车不同步运行，造成轮缘啃轨，一旦偏斜运行严重，将造成一侧大车轮缘卡死，如果操纵人员没有意识到这种情况而继续驱动大车运行，将会导致造船门吊的钢结构承受附加载荷而发生安全事故。因此，需要采用合理的技术手段，避免大车偏斜运行，以保证造船门吊安全工作。为了避免大车偏斜运行，我们通常采用纠偏技术，将大车在运行过程中，两侧偏斜量的值控制在一定的范围内，以避免钢结构承受附加载荷和车轮啃轨现象的发生。
二、门式起重机结构的特性
在门架平面内，门架为静定结构，在主梁自重和吊载的影响下，主梁在垂直方向将产生变形，由于刚性腿与主梁刚性连接，所以刚性腿始终与主梁垂直，使得刚性腿向跨内侧偏斜，而柔性腿与主梁铰接，由于轨道位置和轨距不变，迫使柔性腿向跨外侧偏斜，门架变形前后，门架这种外观形状的改变，称为变位。由于门架的变位，改变了门架结构的受力状态，增加了刚性腿侧偏斜侧向力和附加弯矩，使车轮啃轨严重。为了克服以上的不利因素，在造船门吊的设计和生产制造过程中，使刚性腿预先向外侧倾斜，以便安装后使刚性腿向跨外侧偏斜，当在一定的载荷和自重作用下，刚性腿和柔性腿均与主梁垂直，这就是反变位技术在造船门吊中的应用。
三、门式起重机纠偏技术
为了保持造船门吊运行过程中两侧大车运行速度和位置的同步，在现有的纠偏技术中，进行自动纠偏或手动纠偏。下面是常用的纠偏措施：
采用增量型编码器。造船门吊的大车运行通常采用变频调速控制，在刚性腿侧和柔性腿侧的大车上各有一台变频电动机上设置了增量型编码器，当这两台电动机平均转速相差一定数值时，就
可以通过计算编码器输入PLC 的脉冲数量进行纠偏。
采用绝对值编码器。在刚性腿侧和柔性腿侧的大车上各设有一个检测轮，在检测轮上安装绝对值编码器（也可以将编码器安装在无轮缘的被动车轮上），将编码器的转数输入到PLC中，通过控制系统比较两侧大车的位移量进行纠偏。
采用磁感应开关和磁块。在刚性腿侧和柔性腿侧的大车轨道旁平行安装一些感应磁块，在两侧的大车上各安装一套磁感应开关，通过电控系统测量出刚性腿侧和柔性腿侧的磁感应开关动作的先后并输入到PLC 中进行纠偏。
采用位移传感器或限位开关，当刚性腿侧和柔性腿侧的大车偏斜运行时，主梁与柔性腿的夹角将发生改变。将位移传感器或限位开关安装在柔性腿顶部，通过传感器或限位开关输出的信号进行纠偏。目前，为了保证纠偏的安全性和可靠性，通常是将纠偏措施组合使用。本文介绍一项成熟的纠偏技术，提高了大车运行的安全性。
1、上部纠偏装置。上部纠偏装，置安装在柔性铰处，柔性铰处反映的偏斜信号是一个偏斜角。纠偏装置通过检测主梁与柔性腿的角度变化，判断两侧大车是否发生偏斜运行，在柔性铰处设置的纠偏装置可以采用以下两种型式：采用位移传感器作为检测元件，将位移传感器安装在主梁上，控制臂架安装在柔性腿上。底座固定在主梁上，将位移传感器安装在支座上，支座通过一个铰轴安装在底座上，通过顶紧装置可以调整位移传感器的角度。支杆固定在柔性腿上，将控制臂架安装在支杆上。
该纠偏装置的工作原理是通过控制臂架前端的平板压缩位移传感器。在控制臂架前端有两个平板，用于压缩支座上的两个传感器，无论偏斜是向前还是向后，都会有一个传感器连通，将信号传输到控制系统进行处理。通常将位移传感器设为三级限位，分别为偏斜、停止和急停，当偏斜运行达到偏斜限位位置时，通过电控系统，造船门吊进行自动纠偏;当偏斜运行状态加剧，达到停止限位位置时，控制系统发出报警信号，大车运行速度降低至额定速度的50%，同时进行自动纠偏;当偏斜运行达到急停限位位置时，控制系统发出报警信号，并切断造船门吊电源实现紧急停车，操作人员进行手动纠偏。由于位移传感器采集的信号连续，外部因素对偏斜信号影响小，因此，纠偏精度高，安全性和可靠性好。
2、下部纠偏装置。下部纠偏装置由绝对值编码器和磁感应开关两道纠偏装置组成，绝对值编码器通常安装在被动车轮或检测轮上，绝对值编码器安装在无轮缘的被动车轮上，避免车轮啃轨和卡死现象发生。在刚性腿侧和柔性腿侧大车上各安装一套编码器，通过编码器把被动车轮的转数反馈到控制系统中，系统对两侧大车被动车轮转数的比较来检测两侧大车行程的偏差量。该型式纠偏装置，同样将偏斜运行过程实现上部纠偏装置所述的纠偏功能。该纠偏装置安装、调试方便，但受编码器安装精度、轨道状况和车轮运行情况的影响，其反馈的信号会产生较大的累计误差，容易造成偏斜信号失准。在两侧大车的台车上各安装一套磁感应开关，沿两根轨道方向与磁感应开关相对应的位置安装有多块磁块，相邻磁块之间的距离是10-30m。在大车运行过程中，磁感应开关随大车移动，当磁感应开关经过地面的磁块时，磁感应开关会获得一个信号并将信号反馈到控制系统。由于地面的磁块安装位置固定，所以磁感应开关检测到的是两侧大车运行的绝对偏差。该检测装置不受外界环境影响，检测精度高。
3、联合纠偏功能的实现。在纠偏装置中，控制系统通常以上部纠偏装置为主，下部的两道纠偏装置为辅。在造船门吊运行过程中，上部纠偏装置将采集到的偏斜信号输入到控制系统中，控制系统将此信号与下部纠偏装置中絕对值编码器采集的信号进行对比、分析运算，然后利用控制系统与电动机上所带增量型编码器的联合作用进行大车运行速度的调整，使两侧大车自动减小偏斜距离。磁感应开关检测到两侧大车运行的绝对偏差，绝对偏差被输入到控制系统中，控制系统将对各道纠偏装置校准，误差清零，确保各纠偏装置信号的准确。
近年，对船门式起重机的安全可靠的纠偏装置，有力保证了造船门吊的安全运行，已在多台船门吊上应用，效果良好。
参考文献
[1] 罗永新，成大民.起重机偏斜运行时水平侧向力的探讨[J].重工与起重技术，2019，（1）：20-23.
[2] 徐广红，陈 兵，屈小章.基于起重机水平偏斜侧向载荷性能分析[J].机械设计与制造，2020，（8）：21.
[3] 肖海江.造船门式起重机纠偏技术的研究[J].机械工程师，2019，（5）：73-74.