港口用钢丝绳断裂事故分析及预防措施

顾宗路 新陆桥

【摘要】港口桥式抓斗卸船机所用钢丝绳的安全性是人们长期以来一直关心的问题，因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故时有发生。为了确保桥式抓斗卸船机钢丝绳使用过程中的安全性，文本结合具体的钢丝绳断裂事故进行分析。基于钢丝绳以及相关设备的资料和工况进行力学分析和安全系数测算分析，从而提出了桥式抓斗卸船机钢丝绳使用建议，旨在最大限度地减少桥式抓斗卸船机钢丝绳断裂事故。

【关键词】港口;钢丝绳;断裂事故;预防措施;桥式抓斗卸船机

钢丝绳是港口桥式抓斗卸船机最常用的挠性部件，通常用来完成货物起吊、货物运输、设备安装、货物装卸等操作。随着使用时间的增加，在多种因素的影响，钢丝绳出现磨损、断丝甚至断裂，给人员的生命安全和企业的财产安全带来严重危害。在港口桥式抓斗卸船机安全事故中涉及钢丝绳断裂的事故占比很大。如某个货运装卸码头在过去五年时间里共发生16起安全事故。其中，桥式抓斗卸船机钢丝绳断裂事故达10起，占比达到62.5%。港口桥式抓斗卸船机钢丝绳断裂原有有很多，因此，需要结合具体事故背景进行分析才能确定事故原因，从采取针对性的预防措施，减少事故发生。

1 事故背景

2020年的3月份，连云港某港口的2#卸船机2#钢丝绳在后大梁位置断裂，同年的四月份，1#卸船机（与2#机型号、功率相同），2#钢丝绳在相同位置在此断裂。2020年3月1日，8点30分。2#卸船机2#钢丝绳作业中发生断绳情况。断绳瞬间，抓斗刚进入大料斗，处于准备开斗尚未开斗状态。该钢丝绳于2020年1月11日换上，上机时间不足50天。2020年4月7日5点10分左右，1#机2#钢丝绳发生断裂。抓斗处于料斗上方，满斗正准备放料阶段。自2020年2月5日换上，到2020年4月7日换下，刨去无船时间18天，共计使用43天（以往常规使用天数在90天左右），作业吨在56万吨。（常规作业量在75万吨左右）。

2 钢丝绳断裂问题分析

2.1 钢丝绳相关资料分析

现用钢丝绳公司生产的 32NAT6*29Fi+IWRC1770 sz 185M微壓实。该钢丝绳厂从2018年底开始为我公司卸船机供货，在此期间，卸船机没有发生问题较明显的断绳情况，但存在个别绳使用时间不足、断丝较多情况。对比2018年以前用钢丝绳（韩线）与现用钢丝绳厂家的2#钢丝绳，其作业量相差不大。如图1所示，从两个钢丝绳厂家和现场检查情况来看，应当是钢丝绳的绳股之间挤压导致的抗拉强度下降从而最终造成钢丝绳拉伸断裂。

断绳钢丝绳作业量为40万吨左右，在钢丝绳平均作业量的一半左右;避开断绳位置。如图2所示，避开断绳位置，切断钢丝绳，绳芯基本全部断裂。

2.2 现场设备相关情况分析

（1）1#、2#卸船机作业时小车水平方向运动在进入后大梁后与3#卸船机相比减速动作明显，惯性较大。三台卸船机在抓斗放料的时候抓斗下顿情况也不同。

（2）目前的卸船机抓斗超负荷抓取的数据不准，在利用和管理方面比较欠缺，设备的超负荷管理还需要加强。

（3）1#、2#卸船机的2#钢丝断绳位置，对应的后大梁2#滑轮均有比较深的绳槽勒痕，如图3所示：

3 钢丝绳作业时的力学分析及安全系数测算

卸船机抓斗作业时由起升开闭四根钢丝绳共同分担抓斗重量，由电气系统分配每根钢丝绳在不同阶段的受力情况。当抓斗取货回到料斗上方这一阶段，四根钢丝绳同时受力;当抓斗准备进行开斗放料瞬间，肉眼可见，抓斗有10cm左右的下顿情况，起升钢丝绳受力加大，瞬间达到100%。抓斗下顿对支撑钢丝绳产生冲击载荷，使得钢丝绳超负荷工作。1#钢丝绳距离卷筒较近，所受的冲击载荷能够及时释放，而2#钢丝绳，其相对于1#钢丝绳有一个跨大梁的长度，冲击载荷无。法及时释放，在钢丝绳某处形成暗伤，久而久之，造成更大危害。

如图4所示，2#卸船机钢丝绳工作级别为M8，其对应的钢丝绳安全系数为8。

抓斗满负荷时，其质量为25T，重量为245KN（25T*9.8）。已知单根钢丝绳的破断拉力为645KN。正常作业时安全系数为n正：

n正=正常工作钢丝绳数量*单根钢丝绳破断拉力/物体重量

当四根钢丝绳同时工作时，该钢丝绳满足国标要求。

开斗瞬间作业时，安全系数为n瞬：

n瞬=瞬间工作钢丝绳数量*单根钢丝绳破断拉力/物体重量

当抓斗开斗瞬间2根钢丝绳受力时，钢丝绳安全系数无法满足国标要求，在受冲击载荷情况下，易产生断绳情况。

5 桥式抓斗卸船机钢丝绳使用建议

（1）抓斗下沉情况非近年来新出现问题，已持续许多年，在记录的为2010年发现该问题。此种情况对钢丝绳的使用影响是巨大的，请公司出面，沟通专业厂家，对此问题进行专项检查、判断、分析、解决。

（2）针对2#钢丝绳，进行破断拉力及抗拉强度的提升。目前2#钢丝绳的抗拉强度等级为IPS级别，建议由技术部出面沟通钢丝绳厂家，咨询是否可以将现有钢丝绳在不改变其直径的情况下，将抗拉强度等级进行提升为EIPS级甚至更高级别的EEIPS级以及提升之后，是否会带来哪些负面影响。

此外需尽快邀请一些专业钢丝绳厂家（天津高盛、咸阳、湘钢、贵绳等）人员到现场查看钢丝绳的设备运转工况，请他们为我们推荐合适现场工况的2#钢丝绳，公司少量购买，放在同一台卸船机上试用，由矿石队进行对比试验跟踪，为明年的钢丝绳选用做好基础工作。此项工作应尽快开展，争取在年底完成对比工作。

（3）完善超负荷管理，把超负荷用起来。统计在同一票货物中，每个司机在每个工班作业中的抓斗满负荷。从管理角度出发，推动司机优化操作。

（4）尼龙滑轮与钢丝绳使用寿命课题研究，由于目前尼龙滑轮无国标规定的报废标准，因此，矿石队将根据已收集到的信息，有计划性的开展滑轮对钢丝绳使用寿命影响的对比试验。同时更换个别磨损量较大、有明显印痕的滑轮。

结语

综上所述，现阶段，我国卸船机钢丝绳质量和国外同类产品还有不小差距，为了减小差距，需要技术人员不断钻研，解决其中的大量技术问题，如在不同使用条件下对相同结构的钢丝绳进行设计和制造，针对钢丝绳的新结构进行创新设计，开发用于钢丝绳的填塑技术等，这都是研发卸船机用钢丝绳的企业共同关注的问题。

参考文献

[1]亓万刚， 李江. 浅谈基于故障树的桥式卸船机钢丝绳失效分析及改进措施[J]. 科技创新与应用， 2013， 000（015）：18-19.

[2]李雁，张华.一种用于海事卫星通信的宽带圆极化微带天线设计[J].中国电子科学研究院学报，2007（05）：110-113.

[3]王晓东， 高强. 港口起重机钢丝绳断裂事故分析及预防措施的分析[J]. 科学中国人， 2017（21）.

[4]陈跃山. 港口设备钢丝绳断绳事故分析及预防[J]. 港口科技， 2007（03）：36-39.

[5]沈卫强， 余卫国. 桥式抓斗卸船机钢丝绳的损伤分析与改进措施[J]. 物流科技， 2007， 30（009）：74-76.

[6]蒋强. 抓斗卸船机起重钢丝绳的失效原因分析及预防措施[J]. 港口装卸， 2015， 000（002）：3-4.