集裝箱岸橋起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
陳俊敏
廣州南沙海港集裝箱碼頭有限公司
Guangzhou South China Oceangate Container Terminal Co.,Ltd
摘要：筆者根據(jù)南沙海港公司在用岸橋起升鋼絲繩日常養(yǎng)護(hù)情況，根據(jù)鋼絲繩使用情況、潤(rùn)滑手段、潤(rùn)滑效果，參考國(guó)內(nèi)各大碼頭管理經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)適合于本公司岸橋的起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，并取得顯著成果。
Summary：According to the daily maintenance of the hoisting steel rope of Technical Dept. GOCT, according to the use of the wire rope, the lubrication method and the lubrication effect. Reference to the management experience of domestic major Wharfs，the author designs the hoisting steel rope automatic lubrication system suitable for the bridge of the company, and has achieved remarkable results.
關(guān)鍵詞：岸橋 起升鋼絲繩 自動(dòng)潤(rùn)滑
Key Words：the quayside container crane hoisting steel rope automatic lubrication
南沙海港公司在用岸橋鋼絲繩纏繞系統(tǒng)包括有起升鋼絲繩、小車鋼絲繩、托架鋼絲繩、俯仰鋼絲繩。各機(jī)構(gòu)鋼絲繩基本按既定潤(rùn)滑周期落實(shí)潤(rùn)滑養(yǎng)護(hù)，潤(rùn)滑原則性控制在鋼絲繩上舊油未干枯前安排。起升鋼絲繩作為岸橋的重要構(gòu)件，做足日常養(yǎng)護(hù)非常關(guān)鍵，必須在前大梁維護(hù)平臺(tái)、小車架維護(hù)平臺(tái)、后大梁維護(hù)平臺(tái)、鋼絲繩卷筒四處進(jìn)行分段潤(rùn)滑，其中以小車架維護(hù)平臺(tái)、后大梁維護(hù)平臺(tái)兩處頻繁作業(yè)段的鋼絲繩繞經(jīng)滑輪組最多，潤(rùn)滑效果相對(duì)其他部位更為苛刻。
1 岸橋鋼絲繩纏繞系統(tǒng)使用與維護(hù)情況
南沙海港公司在用岸橋起升鋼絲繩基本按既定潤(rùn)滑周期落實(shí)潤(rùn)滑養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，潤(rùn)滑原則性控制在鋼絲繩上舊油未干枯前安排。受資源條件限制，目前根據(jù)潤(rùn)滑計(jì)劃結(jié)合碼頭船舶作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行權(quán)衡安排，僅采用人工用手涂油方式，分部位配合起升、小車慢速動(dòng)作執(zhí)行潤(rùn)滑，潤(rùn)滑過(guò)程人手直接與鋼絲繩接觸，每個(gè)人要兼顧鋼絲繩潤(rùn)滑質(zhì)量以及設(shè)備上機(jī)構(gòu)動(dòng)作的協(xié)調(diào)、周邊鋼結(jié)構(gòu)與站人存在的隱性干涉。通過(guò)人手進(jìn)行涂油可能存在的人手刺傷、人身碰撞；涂油不均勻潤(rùn)滑效果欠佳、維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)滴漏等弊端；若油膜過(guò)厚作業(yè)過(guò)程中將甩出污染設(shè)備結(jié)構(gòu)、通道以及作業(yè)船舶污染等。
鋼絲繩在兩個(gè)潤(rùn)滑周期間無(wú)法保障鋼絲繩表面油膜長(zhǎng)期存在，當(dāng)油膜破壞后，岸橋在海邊經(jīng)過(guò)風(fēng)吹日曬雨淋，還受到鹽份的腐蝕，鋼絲繩逐步從表面浮銹、內(nèi)銹→里外鋼絲脆化→鋼絲繩經(jīng)過(guò)滑輪換向后存在大部分集中斷絲。每條正常使用的鋼絲繩在使用后期均存在此問(wèn)題，尤其以起升鋼絲繩頻繁作業(yè)段最為突顯。
由于人工涂油存在的種種缺陷以及實(shí)施時(shí)間限制，保障鋼絲繩潤(rùn)滑質(zhì)量、增強(qiáng)整體潤(rùn)滑效果，消除施工安全影響因素，作為當(dāng)前鋼絲繩潤(rùn)滑方式優(yōu)化改進(jìn)的突破點(diǎn)，落實(shí)岸橋起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑改造勢(shì)在必行。
2 起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑方案構(gòu)思、確定與實(shí)施
2.1 方案要求構(gòu)思
為了防止鋼絲繩缺少潤(rùn)滑油或沒(méi)有潤(rùn)滑油現(xiàn)象的發(fā)生，為了讓鋼絲繩保持在一個(gè)良好的狀態(tài)，延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命，潤(rùn)滑油的補(bǔ)給必不可少的，潤(rùn)滑的主要目的在于：
（1）防止環(huán)境氣體對(duì)鋼絲繩的腐蝕，由油膜保護(hù)鋼絲表面。
（2）防止與滑輪槽、卷筒的摩擦而產(chǎn)生的磨損。
（3）防止內(nèi)部鋼絲間的摩擦而產(chǎn)生的磨損。
（4）減少鋼絲間的摩擦，保持鋼絲繩的柔軟性。
改進(jìn)潤(rùn)滑方式的目的在于：
（1）提升鋼絲繩潤(rùn)滑效果，保障鋼絲繩特性，進(jìn)而延長(zhǎng)使用壽命。
（2）提高鋼絲繩潤(rùn)滑作業(yè)效率。
（3）以人為本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，最大限度保證維保人員人身安全。
通過(guò)定期補(bǔ)給潤(rùn)滑油，增強(qiáng)潤(rùn)滑效果，可提高鋼絲繩的耐磨性，對(duì)于減緩腐蝕和疲勞有著顯著的效果，對(duì)于提高耐久性有巨大影響。
通過(guò)良好的潤(rùn)滑，保障鋼絲的摩擦系數(shù)，避免鋼絲繩硬化、脆化；減輕鋼絲繩的外表面和滑輪、卷筒的摩擦而產(chǎn)生磨損；減輕鋼絲繩彎曲而產(chǎn)生鋼絲間的磨損以及降低彎曲時(shí)的應(yīng)力，減少磨損和斷線，從而達(dá)到延長(zhǎng)鋼絲繩壽命，從而減輕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷，降低電力消耗。
傳統(tǒng)手工涂刷潤(rùn)滑方式明顯耗費(fèi)大量人工，操作不安全，油膜涂刷是否均勻無(wú)法控制，潤(rùn)滑效果差；鋼絲繩磨損、腐蝕程度控制效果并不理想。
從施工人身安全、環(huán)境污染、施工質(zhì)量所存在的種種問(wèn)題，需要對(duì)當(dāng)前鋼絲繩潤(rùn)滑方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)為自動(dòng)潤(rùn)滑方式。一定程度上應(yīng)達(dá)到以下效果：
（1）潤(rùn)滑過(guò)程由設(shè)定程序自動(dòng)控制，人手可以與鋼絲繩脫離，避免人手刮傷，保證人身安全；
（2）提升潤(rùn)滑效率，節(jié)約原始潤(rùn)滑方式所占用維保人員的人力以及設(shè)備停機(jī)時(shí)間，可作其他維保項(xiàng)目安排。
（3）潤(rùn)滑油膜均勻不滴漏，確保不造成環(huán)境污染
2.2 國(guó)內(nèi)已有方案分析
目前，國(guó)內(nèi)已實(shí)施過(guò)的鋼絲繩潤(rùn)滑方案大致有以下三種，但各有利弊，需進(jìn)行改良：
（1）方案1采用進(jìn)口油泵（采用鋼絲繩專用潤(rùn)滑脂），配合必要的銅管，在滑輪處采用接觸式毛刷（如圖1）與鋼絲繩直接嚙合；鋼絲繩潤(rùn)滑脂通過(guò)油泵→管路分配→毛刷給油→鋼絲繩表面；此方案可起到應(yīng)有的潤(rùn)滑效果，但因接觸式毛刷與鋼絲繩直接接觸磨損，實(shí)施后會(huì)增加易損耗材，需定期進(jìn)行更換，否則嚴(yán)重影響潤(rùn)滑效果。
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圖1 接觸式毛刷
（2）方案2采用進(jìn)口油泵（采用鋼絲繩專用潤(rùn)滑脂），配合必要的銅管，在滑輪處采用接觸式涂油器（如圖2）與鋼絲繩直接嚙合；鋼絲繩潤(rùn)滑脂通過(guò)油泵→管路分配→涂油器給油→鋼絲繩表面；此方案可起到應(yīng)有的潤(rùn)滑效果，但因接觸式涂油器與鋼絲繩直接接觸磨損，實(shí)施后會(huì)增加易損耗材，需定期進(jìn)行更換，否則嚴(yán)重影響潤(rùn)滑效果。
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圖2接觸式涂油器
（3）方案3采用國(guó)產(chǎn)油泵（采用齒輪油等液態(tài)油），配合必要的銅管，在滑輪處采用無(wú)耗材的+脫離式滴油（如圖3），油管口近距離靠近鋼絲繩；齒輪油或液壓油通過(guò)油泵→管路分配滴油→鋼絲繩表面；此方案可起到應(yīng)有的潤(rùn)滑效果，無(wú)增加額外耗材。
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圖3 脫離式滴油
2.3 項(xiàng)目方案確定與現(xiàn)場(chǎng)施工
參考國(guó)內(nèi)各大碼頭設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)，鋼絲繩潤(rùn)滑油脂當(dāng)選具備高附著力、高滲透性、高抗壓性能；海港公司在用鋼絲繩潤(rùn)滑脂為富益LG（Ropelife LG），岸橋起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮現(xiàn)有設(shè)備、資源的匹配與融合。
參考國(guó)內(nèi)已有方案，結(jié)合碼頭現(xiàn)場(chǎng)施工所存在的問(wèn)題進(jìn)行融合性改良，設(shè)計(jì)、加工、安裝實(shí)用性較高的起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，配置包括兩處：后大梁掛倉(cāng)滑輪處、小車架起升滑輪處，系統(tǒng)構(gòu)成包括電動(dòng)潤(rùn)滑泵、供電電纜、電源開(kāi)關(guān)、接觸器、油管接頭、潤(rùn)滑管路、分油閥、固定件和必要連接件。
基本潤(rùn)滑方案為：國(guó)產(chǎn)油泵（采用鋼絲繩專用潤(rùn)滑脂），配合必要的銅管（分油閥），在滑輪處采用無(wú)耗材的脫離式滴油方式，油管口近距離靠近鋼絲繩；鋼絲繩專用潤(rùn)滑脂通過(guò)油泵→管路（及分油閥）分配滴油→鋼絲繩表面→機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)鋼絲繩與滑輪槽間嚙合潤(rùn)滑并使得潤(rùn)滑脂均勻涂抹轉(zhuǎn)移到鋼絲繩嚙合處以達(dá)到所需潤(rùn)滑效果；
根據(jù)擬定方案落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工，重要部件規(guī)格要求如下：
（1）電動(dòng)潤(rùn)滑泵（DRB2-P120Z，油桶容積30L），供電AC380V，單出油口，流量120ml/分鐘，油品黏度要求>220。
（2）供配電與控制：
后大梁：電源開(kāi)關(guān)、接觸器安裝在后大梁電控箱內(nèi)，從后大梁拖令接線箱取電（AC380V）到后大梁電控箱，接觸器（AC220V）由PLC控制。
①供電回路，在司機(jī)室電控柜內(nèi)引線供電（380VAC，線號(hào)為R68A01、S68A01、T68A01）→電源開(kāi)關(guān)、接觸器安裝在柜內(nèi),→油泵電機(jī)；②控制接線（接觸器320HM1、220VAC）：A1接B32003，A2接T30107；③I/O地址：模塊M55-2點(diǎn)，OB03D02
小車架：電源開(kāi)關(guān)、接觸器安裝在司機(jī)室電控柜內(nèi)，接觸器（AC220V）由PLC控制。
①供電回路，從后大梁拖令接線箱取電（AC380V，線號(hào)為R2510、S2510、T2510）到后大梁電控箱→電源開(kāi)關(guān)、接觸器安裝在電控箱內(nèi)→油泵電機(jī)； ②控制接線（接觸器187HM1、220VAC）：A1接B18705，A2接T1801；③I/O地址，模塊3M-F點(diǎn)，OB02F0F
大致供電、控制回路接線要求如下：
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（3）潤(rùn)滑管路：配置出油接頭、6mm銅管、分油閥、以及對(duì)應(yīng)固定夾、必要的過(guò)度軟管，擬設(shè)管路敷設(shè)如圖4。
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| 圖4 后大梁和小車架自動(dòng)潤(rùn)滑液壓管理敷設(shè) |
2.4 控制程序匯編
（1）基本控制邏輯設(shè)置（圖5）：起升運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)后大梁和小車架兩處潤(rùn)滑系統(tǒng)，小車運(yùn)行時(shí)僅啟動(dòng)小車架處潤(rùn)滑系統(tǒng)。
起升運(yùn)行判斷：在控制合（MB000201）后，當(dāng)起升手柄動(dòng)作（即起升手柄零位MB000532），起升制動(dòng)器動(dòng)作（MB002014），系統(tǒng)判定起升系統(tǒng)正在運(yùn)行。
小車運(yùn)行判斷：在控制合（MB000201）后，當(dāng)小車手柄動(dòng)作（即小車手柄零位MB000538），小車制動(dòng)器動(dòng)作（MB002016），系統(tǒng)判定小車系統(tǒng)正在運(yùn)行。
鋼絲繩分段控制：整段鋼絲繩分成常規(guī)作業(yè)段和艙底作業(yè)段兩部分，根據(jù)各自特性進(jìn)行區(qū)別對(duì)待，常規(guī)作業(yè)段屬于作業(yè)全過(guò)程暴露在室外，需要途徑小車架滑輪、后大梁滑輪、前后托架托輥等部位，艙底作業(yè)段則為超大型船舶最海側(cè)艙內(nèi)裝卸作業(yè)時(shí)起升鋼絲繩卷筒上釋放出來(lái)的鋼絲繩，該段在全年中大部分時(shí)間處于室內(nèi)環(huán)境，相對(duì)所處環(huán)境沒(méi)有常規(guī)作業(yè)段惡劣，潤(rùn)滑頻次可相對(duì)減少。
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圖5 基本控制邏輯程序匯編
（2）常規(guī)作業(yè)段限制條件控制邏輯設(shè)置（圖6）：潤(rùn)滑系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間起動(dòng)會(huì)造成潤(rùn)滑油浪費(fèi)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試調(diào)整，設(shè)置設(shè)備裝卸作業(yè)量統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)落實(shí)自動(dòng)控制：每作業(yè)3000吊進(jìn)行數(shù)吊作業(yè)期間潤(rùn)滑方式。
為確保潤(rùn)滑周期可控，增設(shè)了吊具閉鎖信號(hào)（MB000412）對(duì)潤(rùn)滑泵電源的控制，即在旋鎖計(jì)數(shù)達(dá)到允許潤(rùn)滑時(shí)間段，還必須在吊具吊著柜（閉鎖）后相應(yīng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的情況下才執(zhí)行泵油潤(rùn)滑動(dòng)作。
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圖6 常規(guī)作業(yè)段限制條件控制邏輯程序匯編
（3）艙底作業(yè)段限制條件控制邏輯設(shè)置（圖7）：每艘超大型船最海側(cè)艙底作業(yè)判斷條件設(shè)定為小車位置在前大梁前端一定高度范圍內(nèi)，目前設(shè)定為小車位置100米以上，起升高度0米以下；系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)計(jì)吊具進(jìn)入該區(qū)域的次數(shù)，來(lái)判斷什么時(shí)候?qū)υ摱武摻z繩進(jìn)行潤(rùn)滑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試統(tǒng)計(jì)，每艘超大型船作業(yè)時(shí)，吊具進(jìn)入最海側(cè)艙底約有16次，潤(rùn)滑頻次可根據(jù)年度單機(jī)大船作業(yè)量進(jìn)行控制，以保證艙底作業(yè)段每年自動(dòng)潤(rùn)滑2～3次即可。
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圖7 艙底作業(yè)段限制條件控制邏輯程序匯編
（3）泵油潤(rùn)滑時(shí)間控制邏輯（圖5）：經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)定，起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)期間，小車架和后大梁潤(rùn)滑泵泵油2s，間隔時(shí)間5 s；小車機(jī)構(gòu)起動(dòng)期間，小車架潤(rùn)滑泵泵油2s，間隔時(shí)間5s。
2.5 現(xiàn)場(chǎng)施工與調(diào)試
1）起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑裝置（后大梁）
2）起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑裝置（小車架）
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經(jīng)過(guò)改造后，鋼絲繩潤(rùn)滑油量、次數(shù)完全在可控范圍，根據(jù)所選油泵規(guī)格參數(shù)折算流量為2ml/s，經(jīng)測(cè)試每個(gè)潤(rùn)滑期間油泵起動(dòng)打油次數(shù)約30次，則兩個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)在單個(gè)潤(rùn)滑期間內(nèi)總用油約120 ml；2017年岸橋平均單機(jī)總作業(yè)旋鎖次數(shù)約90000次，則全年約分成30個(gè)潤(rùn)滑周期，初步預(yù)計(jì)改造后岸橋起升鋼絲繩需油量為3600 ml/臺(tái)，具體還需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑效果調(diào)整設(shè)定相關(guān)參數(shù)，包括泵油時(shí)間、間隔時(shí)間、潤(rùn)滑周期等，得以最大利用系統(tǒng)效能。
3 總結(jié)
岸橋通過(guò)配置起升鋼絲繩自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，起升、小車機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，起升鋼絲繩潤(rùn)滑油管自動(dòng)滴油出油潤(rùn)滑；避免了原始通過(guò)人手進(jìn)行涂油可能存在的人手刺傷、涂油不均勻等弊端；更有效的延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，節(jié)約維護(hù)成本。
其次，由于潤(rùn)滑質(zhì)量的提升，潤(rùn)滑油耗損減少，節(jié)省人工潤(rùn)滑工時(shí)，工作效率的提升使得維護(hù)人員有更多的時(shí)間投入到其他維保事項(xiàng)中去。
經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，至少年均可節(jié)約包括用工成本、材料損耗、維修費(fèi)用約4.2萬(wàn)元/臺(tái)，單機(jī)改造估計(jì)12個(gè)月可收回成本（不計(jì)設(shè)備停機(jī)成本的節(jié)約額）。
作者簡(jiǎn)介
陳俊敏，男，1986年1月出生，本科
聯(lián)系電話：1358039817
郵箱：cjmgoct@163.com
工作單位：廣州南沙海港集裝箱碼頭有限公司/技術(shù)部/設(shè)備管理室（岸橋主管）
通訊地址：廣州南沙區(qū)萬(wàn)頃沙鎮(zhèn)海港大道南9號(hào)（南沙二期輔助閘口）
