集装箱岸桥起升钢丝绳自动润滑系统设计与应用
陈俊敏
广州南沙海港集装箱码头有限公司
Guangzhou South China Oceangate Container Terminal Co.,Ltd
摘要：笔者根据南沙海港公司在用岸桥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本公司岸桥的起升钢丝绳自动润滑系统，并取得显著成果。
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.
关键词：岸桥 起升钢丝绳 自动润滑
Key Words：the quayside container crane hoisting steel rope automatic lubrication
南沙海港公司在用岸桥钢丝绳缠绕系统包括有起升钢丝绳、小车钢丝绳、托架钢丝绳、俯仰钢丝绳。各机构钢丝绳基本按既定润滑周期落实润滑养护，润滑原则性控制在钢丝绳上旧油未干枯前安排。起升钢丝绳作为岸桥的重要构件，做足日常养护非常关键，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，其中以小车架维护平台、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情况
南沙海港公司在用岸桥起升钢丝绳基本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安排。受资源条件限制，目前根据润滑计划结合码头船舶作业计划进行权衡安排，仅采用人工用手涂油方式，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；涂油不均匀润滑效果欠佳、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，岸桥在海边经过风吹日晒雨淋，还受到盐份的腐蚀，钢丝绳逐步从表面浮锈、内锈→里外钢丝脆化→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，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构思、确定与实施
2.1 方案要求构思
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的，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，从而达到延长钢丝绳寿命，从而减轻驱动机构负荷，降低电力消耗。
传统手工涂刷润滑方式明显耗费大量人工，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。一定程度上应达到以下效果：
（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
目前，国内已实施过的钢丝绳润滑方案大致有以下三种，但各有利弊，需进行改良：
（1）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（如图1）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，否则严重影响润滑效果。
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图1 接触式毛刷
（2）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（如图2）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，否则严重影响润滑效果。
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图2接触式涂油器
（3）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（如图3），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。
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图3 脱离式滴油
2.3 项目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；海港公司在用钢丝绳润滑脂为富益LG（Ropelife LG），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，系统构成包括电动润滑泵、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。
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（DRB2-P120Z，油桶容积30L），供电AC380V，单出油口，流量120ml/分钟，油品黏度要求>220。
（2）供配电与控制：
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（AC380V）到后大梁电控箱，接触器（AC220V）由PLC控制。
①供电回路，在司机室电控柜内引线供电（380VAC，线号为R68A01、S68A01、T68A01）→电源开关、接触器安装在柜内,→油泵电机；②控制接线（接触器320HM1、220VAC）：A1接B32003，A2接T30107；③I/O地址：模块M55-2点，OB03D02
小车架：电源开关、接触器安装在司机室电控柜内，接触器（AC220V）由PLC控制。
①供电回路，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； ②控制接线（接触器187HM1、220VAC）：A1接B18705，A2接T1801；③I/O地址，模块3M-F点，OB02F0F
大致供电、控制回路接线要求如下：
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（3）润滑管路：配置出油接头、6mm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4。
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| 图4 后大梁和小车架自动润滑液压管理敷设 |
2.4 控制程序汇编
（1）基本控制逻辑设置（图5）：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。
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。
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。
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。
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图5 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（图6）：润滑系统长时间起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3000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。
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图6 常规作业段限制条件控制逻辑程序汇编
（3）舱底作业段限制条件控制逻辑设置（图7）：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米以上，起升高度0米以下；系统通过统计吊具进入该区域的次数，来判断什么时候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。
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图7 舱底作业段限制条件控制逻辑程序汇编
（3）泵油润滑时间控制逻辑（图5）：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2s，间隔时间5 s；小车机构起动期间，小车架润滑泵泵油2s，间隔时间5s。
2.5 现场施工与调试
1）起升钢丝绳自动润滑装置（后大梁）
2）起升钢丝绳自动润滑装置（小车架）
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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；2017年岸桥平均单机总作业旋锁次数约90000次，则全年约分成30个润滑周期，初步预计改造后岸桥起升钢丝绳需油量为3600 ml/台，具体还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。
3 总结
岸桥通过配置起升钢丝绳自动润滑系统，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；避免了原始通过人手进行涂油可能存在的人手刺伤、涂油不均匀等弊端；更有效的延长钢丝绳的使用寿命，节约维护成本。
其次，由于润滑质量的提升，润滑油耗损减少，节省人工润滑工时，工作效率的提升使得维护人员有更多的时间投入到其他维保事项中去。
经过优化后，至少年均可节约包括用工成本、材料损耗、维修费用约4.2万元/台，单机改造估计12个月可收回成本（不计设备停机成本的节约额）。
作者简介
陈俊敏，男，1986年1月出生，本科
联系电话：1358039817
邮箱：cjmgoct@163.com
工作单位：广州南沙海港集装箱码头有限公司/技术部/设备管理室（岸桥主管）
通讯地址：广州南沙区万顷沙镇海港大道南9号（南沙二期辅助闸口）
