岸边集装箱起重机起升钢丝绳自动润滑系统

陈俊敏
广州南沙海港集装箱码头有限公司 广州 511462

摘 要：岸边集装箱起重机钢丝绳的传统润滑是通过定期人工用手涂抹的方式进行的，润滑过程中人手直接与钢丝绳接触，每个人要兼顾钢丝绳润滑质量以及设备上机构动作的协调、周边钢结构与站人存在的隐性干涉；通过人手进行涂油可能存在的人手刺伤、人身碰撞等种种安全隐患；同时存在涂油不均匀、润滑效果欠佳、维护现场滴漏等弊端。文中根据国内某海港公司在用岸边集装箱起重机起升钢丝绳日常养护情况，根据钢丝绳使用情况、润滑手段、润滑效果，参考国内各大码头管理经验，有针对性地设计适合于该公司岸边集装箱起重机的起升钢丝绳自动润滑系统，并取得显著成果。

关键词：起升钢丝绳；岸边集装箱桥式起重机；自动润滑

中图分类号：U653.929 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）02-0067-07

0 引言
国内某海港公司在用的岸边集装箱起重机（以下简称岸桥）钢丝绳缠绕系统，其组成部分包括起升钢丝绳、小车钢丝绳、托架钢丝绳、俯仰钢丝绳。起升钢丝绳作为岸桥的重要构件，保证日常养护非常关键，必须在前大梁维护平台、小车架维护平台、后大梁维护平台、钢丝绳卷筒四处进行分段润滑，其中小车架维护平台、后大梁维护平台两处频繁作业段的钢丝绳绕经滑轮组最多，润滑效果相对其他部位更为苛刻。

1 岸桥钢丝绳缠绕系统使用与维护现状
岸桥起升钢丝绳需要按既定润滑周期落实润滑养护计划，润滑原则性控制在钢丝绳上旧油未干枯前进行。但受资源条件限制，目前润滑养护计划大多根据润滑计划结合码头船舶作业计划进行权衡安排，仅采用人工涂油方式，分部位配合起升、小车慢速动作执行润滑，润滑过程中人手直接与钢丝绳接触，每个人要兼顾钢丝绳润滑质量以及设备上机构动作的协调、周边钢结构与站人存在的隐性干涉。通过人手进行涂油可能存在人手刺伤、人身碰撞等情况的发生，同时存在涂油不均匀导致的润滑效果欠佳、维护现场滴漏等弊端；若油膜过厚，作业过程中将甩出污染设备结构、通道以及作业船舶污染等。

钢丝绳在两个润滑周期间无法保障钢丝绳表面油膜长期存在，当油膜破坏后，岸桥在海边被风吹日晒雨淋，同时还受到盐份的腐蚀，钢丝绳逐步从表面浮锈、内锈到里外钢丝脆化，最终钢丝绳经过滑轮换向后存在大部分集中断丝。每条正常使用的钢丝绳在使用后期均存在此问题，尤其以起升钢丝绳频繁作业段最为突显。由于人工涂油存在的种种缺陷以及实施时间限制，为保障钢丝绳润滑质量、增强整体润滑效果，消除施工安全影响因素，作为当前钢丝绳润滑方式优化改进的突破点，落实岸桥起升钢丝绳自动润滑改造势在必行。

2 起升钢丝绳自动润滑方案设计
2.1 方案要求
为了防止钢丝绳缺少润滑油或没有润滑油现象的发生，为了让钢丝绳保持在一个良好的状态，延长钢丝绳使用寿命，润滑油的补给必不可少， 润滑的主要目的在于：
1）防止环境气体对钢丝绳的腐蚀，由油膜保护钢丝表面；
2）防止与滑轮槽、卷筒的摩擦而产生的磨损；
3）防止内部钢丝间的摩擦而产生的磨损；
4）减少钢丝间的摩擦，保持钢丝绳的柔软性。改进润滑方式的目的在于：
1）提升钢丝绳润滑效果，保障钢丝绳特性，进而延长使用寿命；
2）提高钢丝绳润滑作业效率；
3）以人为本，降低劳动强度，最大限度保证维保人员人身安全。通过定期补给润滑油，增强润滑效果，可提高钢丝绳的耐磨性，对于减缓腐蚀和疲劳有着显著的效果，对于提高耐久性有巨大影响。

通过良好的润滑，保障钢丝的摩擦系数，避免钢丝绳硬化、脆化；减轻钢丝绳的外表面和滑轮、卷筒的摩擦而产生磨损；减轻钢丝绳弯曲而产生钢丝间的磨损以及降低弯曲时的应力，减少磨损和断线，从而延长钢丝绳寿命，并减轻驱动机构负荷，降低电力消耗。传统手工涂刷润滑方式需耗费大量人工，操作不安全，油膜涂刷是否均匀无法控制，润滑效果差；钢丝绳磨损、腐蚀程度控制效果并不理想。从施工人身安全、环境污染、施工质量所存在的种种问题，需要对当前钢丝绳润滑方式进行优化改进为自动润滑方式。应达到以下效果：
1）润滑过程由设定程序自动控制，人手可以与钢丝绳脱离，避免人手刮伤，保证人身安全；
2）提升润滑效率，节约原始润滑方式所占用维保人员的人力以及设备停机时间，可作其他维保项目安排。
3）润滑油膜均匀不滴漏，确保不造成环境污染

2.2 国内已有方案分析
1）如图1 所示，方案1 采用进口油泵（采用钢丝绳专用润滑脂），配合必要的铜管，在滑轮处采用接触式毛刷与钢丝绳直接啮合；钢丝绳润滑脂通过油泵→管路分配→毛刷给油→钢丝绳表面；此方案可起到应有的润滑效果，但因接触式毛刷与钢丝绳直接接触磨损，实施后会增加易损耗材，需定期进行更换，否则将影响润滑效果。

图 1 接触式毛刷

2）如图2 所示，方案2 采用进口油泵（采用钢丝绳专用润滑脂），配合必要的铜管，在滑轮处采用接触式涂油器与钢丝绳直接啮合；钢丝绳润滑脂通过油泵→管路分配→涂油器给油→钢丝绳表面；此方案可起到应有的润滑效果，但因接触式涂油器与钢丝绳直接接触磨损，实施后会增加易损耗材，需定期进行更换，否则将影响润滑效果。

图 2 接触式涂油器

3）如图3 所示，方案3 采用国产油泵（采用齿轮油等液态油），配合必要的铜管，在滑轮处采用无耗材的+ 脱离式滴油，油管口近距离靠近钢丝绳；齿轮油或液压油通过油泵→管路分配滴油→钢丝绳表面；此方案可起到应有的润滑效果，无增加额外耗材。

图 3 脱离式滴油

2.3 方案确定与现场施工
参考国内各大码头设备管理经验，钢丝绳润滑油脂当选具备高附着力、高渗透性、高抗压性能。岸桥起升钢丝绳自动润滑系统设计应充分考虑现有设备、资源的匹配与融合。

参考国内已有方案，结合码头现场施工所存在的问题进行融合性改良，设计、加工、安装实用性较高的起升钢丝绳自动润滑系统，配置包括两处：后大梁挂仓滑轮处、小车架起升滑轮处，系统又电动润滑泵、供电电缆、电源开关、接触器、油管接头、润滑管路、分油阀、固定件和必要连接件等构成。

基本润滑方案为：国产油泵（采用钢丝绳专用润滑脂），配合必要的铜管（分油阀），在滑轮处采用无耗材的脱离式滴油方式，油管口近距离靠近钢丝绳；钢丝绳专用润滑脂通过油泵→管路（及分油阀）分配滴油→钢丝绳表面→机构动作时钢丝绳与滑轮槽间啮合润滑并使得润滑脂均匀涂抹转移到钢丝绳啮合处以达到所需润滑效果；根据拟定方案落实现场施工，重要部件规格要求如下 ：
1）电动润滑泵型号为DRB2-P120Z，油桶容积30 L，供380 V 交流电，单出油口，流量为120 ml/min，油品黏度要求大于220。
2）供配电与控制：
①后大梁 电源开关、接触器安装在后大梁电控箱内，从后大梁拖令接线箱取电（AC 380V）到后大梁电控箱，接触器（AC 220V）由PLC 控制。供电回路，为在司机室电控柜内引线供电（AC380V， 线号为R68A01、S68A01、T68A01） → 电源开关、接触器安装在柜内→油泵电机；控制接线（接触器320HM1、AC 220V）： 为A1 接B32003，A2 接T30107；I/O 地址：为模块M55-2 点，OB03D02。
②小车架 电源开关、接触器安装在司机室电控柜内，接触器为（AC220V）由PLC 控制。供电回路，为从后大梁拖令接线箱取电（AC380V，线号为R2510、S2510、T2510）到后大梁电控箱→电源开关、接触器安装在电控箱内→油泵电机；控制接线（接触器187HM1、AC 220V）： 为A1 接B18705，A2 接T1801；I/O 地址为模块3M-F 点，OB02F0F。供电、控制回路接线要求图4 所示。润滑管路 配置出油接头、6 mm 铜管、分油阀、以及对应固定夹、必要的过度软管，拟设管路敷设如图5所示。

图 4 供电、控制回路接线示意图

图 5 后大梁和小车架自动润滑液压管理敷设

2.4 控制程序
1）基本控制逻辑设置（见图6） 起升运行时，启动后大梁和小车架两处润滑系统，小车运行时仅启动小车架处润滑系统。
①起升运行判断 在控制合（MB000201）后，当起升手柄动作（即起升手柄零位MB000532），起升制动器动作（MB002014），系统判定起升系统正在运行。
②小车运行判断 在控制合（MB000201）后，当小车手柄动作（即小车手柄零位MB000538），小车制动器动作（MB002016），系统判定小车系统正在运行。
③钢丝绳分段控制 整段钢丝绳分成常规作业段和舱底作业段两部分，根据各自特性进行区别对待，常规作业段属于作业全过程暴露在室外，需要途径小车架滑轮、后大梁滑轮、前后托架托辊等部位，舱底作业段则为超大型船舶最海侧舱内装卸作业时起升钢丝绳卷筒上释放出来的钢丝绳，该段在全年中大部分时间处于室内环境，相对所处环境没有常规作业段恶劣，润滑频次可相对减少。

图 6 基本控制逻辑程序汇编

2）常规作业段限制条件控制逻辑设置（见图7）润滑系统长时间启动会造成润滑油浪费，经过现场测试调整，设置设备装卸作业量统计，根据统计数据落实自动控制：每作业3 000 吊进行数吊作业期间润滑方式。为确保润滑周期可控， 增设了吊具闭锁信号（MB000412）对润滑泵电源的控制，即在旋锁计数达到允许润滑时间段，还必须在吊具吊着柜（闭锁）后相应机构运行的情况下才执行泵油润滑动作。

3）舱底作业段限制条件控制逻辑设置（见图8）每艘超大型船最海侧舱底作业判断条件设定为小车位置在前大梁前端一定高度范围内，目前设定为小车位置100 m 以上，起升高度0 m 以下；系统通过统计吊具进入该区域的次数，来判断何时对该段钢丝绳进行润滑。

根据现场测试统计，每艘超大型船作业时，吊具进入最海侧舱底约有16 次，润滑频次可根据年度单机大船作业量进行控制，以保证舱底作业段每年自动润滑2 3次即可。

4）泵油润滑时间控制逻辑（见图6） 经过现场调试设定，起升机构起动期间，小车架和后大梁润滑泵泵油2 s，间隔时间5 s；小车机构起动期间，小车架润滑泵泵油2 s，间隔时间5 s。

2.5 现场施工与调试
如图9 所示，经过改造后，钢丝绳润滑油量、次数完全在可控范围，根据所选油泵规格参数折算流量为2ml/s，经测试每个润滑期间油泵起动打油次数约30 次，则两个润滑系统在单个润滑期间内总用油约120 ml；据统计2017 年岸桥平均单机总作业旋锁次数约90 000 次，则全年可分成30 个润滑周期，初步预计改造后岸桥起升钢丝绳需油量为3 600 ml/ 台，具体需根据现场润滑效果调整设定相关参数，包括泵油时间、间隔时间、润滑周期等，得以最大利用系统效能。

图 7 常规作业段限制条件控制逻辑程序汇编

图 8 舱底作业段限制条件控制逻辑程序汇编

图 9 小车架与后大梁起升钢丝绳自动润滑装置

3 总结
岸桥通过配置起升钢丝绳自动润滑系统，在起升、小车机构运行时，起升钢丝绳润滑油管自动滴油出油润滑；改造后只需定期补充润滑油，无需专门停机；不受人为、天气、船舶计划等相关因素影响，不存在润滑周期拉长以及过量润滑现象，充分实现了定时定量润滑。避免了原始通过人手进行涂油可能存在的安全隐患、涂油不均匀等弊端，提升了润滑质量；更有效的延钢丝绳的使用寿命，节约维护成本。

经过改造后，钢丝绳润滑油节油量高达70% 以上，单机每年节约用油费用约1.52 万元；钢丝绳得到润滑维护，合理寿命可延长20% 时间，折算每年单机可节约钢丝绳费用2.67 万元，单机改造预估24 个月可收回成本（不计设备停机成本的节约额）。

该系统于2018 年4 月在第一台岸桥上完成系统安装与调试，避免人工涂油的人力资源占用、停机安排以及油品浪费；截止目前已在5 台岸桥上完成系统安装与调试，使用效果显著。

参考文献
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来源：起重运输机械