桥式抓斗卸船机悬臂竖起状态下钢丝绳维护方案

2022-12-30王东升刘玉龙

港口装卸 2022年6期

王东升戴衡刘玉龙高胜

舟山鼠浪湖码头有限公司

1 引言

某卸船码头的离泊时间为白天的潮水涨初，靠泊时间为白天的潮水涨末，实行一组专班引水，靠离泊时间间隔约4 h。根据引水的要求，靠离泊前至少1 h卸船机悬臂要竖起，靠离泊各需要1 h左右。

卸船机钢丝绳是桥式抓斗卸船机的重要维保部位之一，平时钢丝绳的更换或者割绳做梨形头的时间一般需要4～8 h，并且悬臂要放平，大车不能移动。在靠离泊的间隙，如果需要放下悬臂进行修理，可利用的时间只有约1.5 h，无法完成修理。这样导致钢丝绳的维保只能安排在船卸完后到离泊之间的时间，或者在船靠泊完成以后，或者安排在深夜，严重影响码头卸货效率以及生产安全。为解决以上问题，设计了桥式抓斗卸船机悬臂竖起状态下的钢丝绳维护方案。

2 钢丝绳修理存在的问题

该卸船码头的3 000 t/h桥式抓斗卸船机，外伸距52 m。每台卸船机需要4根型号为∅53 6×SW36-IWRC的主钢丝绳，其中海侧起升开闭钢丝绳长325 m，陆侧起升开闭钢丝绳长305 m。海侧2根起升开闭钢丝绳从海侧卷筒出发，通过过渡滑轮，再经过前大梁头部改向滑轮和主小车上改向滑轮，和抓斗海侧起升开闭接头连接。陆侧2根钢丝绳从陆侧卷筒出发，经过后大梁尾部改向滑轮和主小车上陆侧改向滑轮，与抓斗陆侧起升开闭接头连接(见图1)。

1.开闭滑轮 2.支持滑轮 3.钢丝绳∅53 4.开闭滑轮 5.过渡滑轮 6.主小车 7.支持滑轮 8.开闭滑轮 9.卷筒 10.支持滑轮图1 桥式抓斗卸船机钢丝绳卷绕示意图

卸船机的每个作业循环都需要起升开闭钢丝绳来控制主小车移动和抓斗的起升和开闭。每个作业循环使用的钢丝绳长度约190 m，剩下的100多m钢丝绳储备在卷筒储备区。在使用过程中发现，卸船机作业量达到100万t左右时，由于经过改向滑轮的30 m钢丝绳会被反复弯折，靠近抓斗端的会出现大量疲劳断丝及断股现象，导致整根钢丝绳报废，无法继续使用。为了延长钢丝绳使用寿命，每根起升开闭钢丝绳在作业量达到80万t时，从梨形头往上截断30 m；将储备圈里的钢丝绳放出30 m，在割绳处重新做梨形头。这样可将钢丝绳的疲劳断丝严重部分割除，延长钢丝绳的使用寿命，使得每根钢丝绳的作业量可达到250～300万t，再进行更换。

3 悬臂竖起状态下钢丝绳维护方案

按照正常的钢丝绳的维护程序，只有在悬臂放平后，抓斗放置在码头面，才能进行修理。为了能够在悬臂竖起状态下完成钢丝绳的维护，对钢丝绳修理工艺进行分解和探讨。钢丝绳割绳做梨形头修理时，仅在割绳和钢丝绳恢复阶段需要动钢丝绳；在梨形头做头和合金冷却阶段，卸船机及钢丝绳一直处于静态。通过计算，只要不在悬臂竖起的状态下起吊抓斗，在做好相应加固后可以满足钢丝绳的更换工作，对前大梁不会产生任何影响。

卸船机前后大梁各有2个移动托架小车，悬臂竖起前需要锚住前后大梁的2个托架小车和主小车。正常悬臂竖起后，主小车位置在大料斗上方，抓斗放在大料斗上。为实现在悬臂竖起状态下完成钢丝绳的维护，对卸船机进行改造，使抓斗放在码头面的情况下，也可以竖起悬臂。

3.1 方案原理

在正常模式下，悬臂竖起时抓斗位于大料斗上方，主小车和1#、2#托绳小车位置见图2。主小车和托绳小车的锚定限位和悬臂俯仰联锁，只有这些锚定信号都感应到时，PLC才能发出信号，竖起悬臂。当抓斗放在码头面时，主小车和1#、2#托绳小车位置见图3。为了在此状态下竖起前大梁，在主小车和托绳小车位置增加了修理锚定和锚定限位，固定前大梁的2个托绳小车架和主小车。如果需要竖起悬臂，只需要切换开关，选择新增加的锚定限位回路代替原来位置的主小车和1#、2#托绳小车锚定限位回路即可。此时，新回路限位信号感应到以后，就可以竖起前大梁。

1.1#托架 2.2#托架 3.主小车 4.抓斗图2 抓斗位于大料斗上方时各小车位置

1.1#托架 2.2#托架 3.主小车 4.抓斗图3 抓斗位于码头面时各小车位置

3.2 钢丝绳割绳做头方案

在船舶靠泊前，卸船机大车移动到计划的停车位置，放平悬臂。司机控制主小车移动到修理锚定位，并且把前大梁的1#、2#托架和主小车的修理锚定锚好，抓斗慢慢放置在码头面。然后将钢丝绳从卷筒储备区放出30 m，把梨形头往上30 m的疲劳断丝段割除，并开始重新浇筑梨形头。此阶段用时约1 h。若船舶即将靠泊，可以在俯仰操作室，通过转换电控回路竖起悬臂，但不影响码头面梨形头做头和合金浇筑。从悬臂竖起到船舶靠泊稳定再到放下悬臂，一共需要3.5 h，在此期间基本完成了钢丝绳梨形头浇筑和合金冷却。卸船机悬臂放下后，可在1.5 h内完成钢丝绳恢复。依据码头作业流程，从卸船机悬臂放下到正式卸船作业一般需要2.5 h，足够完成钢丝绳恢复。

3.3 海侧起升开闭钢丝绳更换方案

在悬臂竖起时，海侧钢丝绳与卸船机门框钢结构在海侧上横梁下部、过渡滑轮支架上部和梯形架顶部有干涉。在这3处的钢结构均采用抗磨块拼成半径很大的圆弧，以减小悬臂竖起过程中钢丝绳与钢结构的干涉磨损。

在悬臂竖起状态下，如果进行海侧钢丝绳更换，钢丝绳必然会与这3处抗磨块进行摩擦，造成钢丝绳磨损，并对悬臂俯仰关节轴承造成额外的受力损伤。为改善这种情况，对3处的抗磨块结构进行改造，用尼龙托辊代替抗磨块结构，见图4～6。

1.钢丝绳 2.尼龙托辊图4 海侧上横梁下部

1.钢丝绳 2.尼龙托辊 3.滑轮图5 过渡滑轮支架上部

1.尼龙托辊 2.钢丝绳图6 梯形架顶部

改造完成后，悬臂竖起时，钢丝绳直接和尼龙托辊接触，不会再与钢结构干涉。但在更换海侧钢丝绳过程中，钢丝绳经过主小车上的海侧改向滑轮时，会对主小车产生向海侧移动的拉力，需要在主小车4个车轮下方加装制动铁鞋(见图7)，再收起悬臂。随后按照正常钢丝绳更换工艺，在2 h内完成钢丝绳更换。最后在卸船机悬臂放平后，需要1 h进行钢丝绳的调平衡和恢复扫尾工作，以使卸船机恢复到正常状态。

1.主小车车轮 2.制动铁鞋图7 制动铁鞋安装示意图

3.4 陆侧起升开闭钢丝绳更换方案

在更换陆侧钢丝绳过程中，钢丝绳经过主小车上的陆侧改向滑轮时，也会对主小车产生向陆侧移动的拉力。因此也需要对主小车车轮加装制动铁鞋，其余可按照正常的修理工艺，在2 h内完成钢丝绳更换。同样在卸船机悬臂放平后，需要1 h进行钢丝绳的调平衡和恢复扫尾工作，以使卸船机恢复到正常状态。

4 经济效益分析

在悬臂竖起状态下钢丝绳维护方案，面对船舶靠泊时间少的情况，只能在船舶靠泊后进行卸船机钢丝绳修理。钢丝绳割绳做头和陆侧钢丝绳更换分别会影响生产3.5 h和0.5 h。该码头2021年总卸船180多艘，其中靠泊时间和钢丝绳梨形头修理时间冲突的约有70艘，平均每次有3台卸船机受到影响；和陆侧钢丝绳更换冲突的约60艘，平均每次有3台卸船机受到影响。实施悬臂竖起状态下钢丝绳维护方案之后，按每台卸船机3 000 t/h的作业能力计算，全年可提升作业产量约247.5万t。