橋式抓斗卸船機(jī)懸臂豎起狀態(tài)下鋼絲繩維護(hù)方案

王東升 戴 衡 劉玉龍 高 勝

舟山鼠浪湖碼頭有限公司

1 引言

某卸船碼頭的離泊時(shí)間為白天的潮水漲初，靠泊時(shí)間為白天的潮水漲末，實(shí)行一組專班引水，靠離泊時(shí)間間隔約4 h。根據(jù)引水的要求，靠離泊前至少1 h卸船機(jī)懸臂要豎起，靠離泊各需要1 h左右。

卸船機(jī)鋼絲繩是橋式抓斗卸船機(jī)的重要維保部位之一，平時(shí)鋼絲繩的更換或者割繩做梨形頭的時(shí)間一般需要4～8 h，并且懸臂要放平，大車不能移動(dòng)。在靠離泊的間隙，如果需要放下懸臂進(jìn)行修理，可利用的時(shí)間只有約1.5 h，無法完成修理。這樣導(dǎo)致鋼絲繩的維保只能安排在船卸完后到離泊之間的時(shí)間，或者在船靠泊完成以后，或者安排在深夜，嚴(yán)重影響碼頭卸貨效率以及生產(chǎn)安全。為解決以上問題，設(shè)計(jì)了橋式抓斗卸船機(jī)懸臂豎起狀態(tài)下的鋼絲繩維護(hù)方案。

2 鋼絲繩修理存在的問題

該卸船碼頭的3 000 t/h橋式抓斗卸船機(jī)，外伸距52 m。每臺(tái)卸船機(jī)需要4根型號(hào)為?53 6×SW36-IWRC的主鋼絲繩，其中海側(cè)起升開閉鋼絲繩長(zhǎng)325 m，陸側(cè)起升開閉鋼絲繩長(zhǎng)305 m。海側(cè)2根起升開閉鋼絲繩從海側(cè)卷筒出發(fā)，通過過渡滑輪，再經(jīng)過前大梁頭部改向滑輪和主小車上改向滑輪，和抓斗海側(cè)起升開閉接頭連接。陸側(cè)2根鋼絲繩從陸側(cè)卷筒出發(fā)，經(jīng)過后大梁尾部改向滑輪和主小車上陸側(cè)改向滑輪，與抓斗陸側(cè)起升開閉接頭連接(見圖1)。

1.開閉滑輪 2.支持滑輪 3.鋼絲繩?53 4.開閉滑輪 5.過渡滑輪 6.主小車 7.支持滑輪 8.開閉滑輪 9.卷筒 10.支持滑輪圖1 橋式抓斗卸船機(jī)鋼絲繩卷繞示意圖

卸船機(jī)的每個(gè)作業(yè)循環(huán)都需要起升開閉鋼絲繩來控制主小車移動(dòng)和抓斗的起升和開閉。每個(gè)作業(yè)循環(huán)使用的鋼絲繩長(zhǎng)度約190 m，剩下的100多m鋼絲繩儲(chǔ)備在卷筒儲(chǔ)備區(qū)。在使用過程中發(fā)現(xiàn)，卸船機(jī)作業(yè)量達(dá)到100萬t左右時(shí)，由于經(jīng)過改向滑輪的30 m鋼絲繩會(huì)被反復(fù)彎折，靠近抓斗端的會(huì)出現(xiàn)大量疲勞斷絲及斷股現(xiàn)象，導(dǎo)致整根鋼絲繩報(bào)廢，無法繼續(xù)使用。為了延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命，每根起升開閉鋼絲繩在作業(yè)量達(dá)到80萬t時(shí)，從梨形頭往上截?cái)?0 m；將儲(chǔ)備圈里的鋼絲繩放出30 m，在割繩處重新做梨形頭。這樣可將鋼絲繩的疲勞斷絲嚴(yán)重部分割除，延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，使得每根鋼絲繩的作業(yè)量可達(dá)到250～300萬t，再進(jìn)行更換。

3 懸臂豎起狀態(tài)下鋼絲繩維護(hù)方案

按照正常的鋼絲繩的維護(hù)程序，只有在懸臂放平后，抓斗放置在碼頭面，才能進(jìn)行修理。為了能夠在懸臂豎起狀態(tài)下完成鋼絲繩的維護(hù)，對(duì)鋼絲繩修理工藝進(jìn)行分解和探討。鋼絲繩割繩做梨形頭修理時(shí)，僅在割繩和鋼絲繩恢復(fù)階段需要?jiǎng)愉摻z繩；在梨形頭做頭和合金冷卻階段，卸船機(jī)及鋼絲繩一直處于靜態(tài)。通過計(jì)算，只要不在懸臂豎起的狀態(tài)下起吊抓斗，在做好相應(yīng)加固后可以滿足鋼絲繩的更換工作，對(duì)前大梁不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

卸船機(jī)前后大梁各有2個(gè)移動(dòng)托架小車，懸臂豎起前需要錨住前后大梁的2個(gè)托架小車和主小車。正常懸臂豎起后，主小車位置在大料斗上方，抓斗放在大料斗上。為實(shí)現(xiàn)在懸臂豎起狀態(tài)下完成鋼絲繩的維護(hù)，對(duì)卸船機(jī)進(jìn)行改造，使抓斗放在碼頭面的情況下，也可以豎起懸臂。

3.1 方案原理

在正常模式下，懸臂豎起時(shí)抓斗位于大料斗上方，主小車和1#、2#托繩小車位置見圖2。主小車和托繩小車的錨定限位和懸臂俯仰聯(lián)鎖，只有這些錨定信號(hào)都感應(yīng)到時(shí)，PLC才能發(fā)出信號(hào)，豎起懸臂。當(dāng)抓斗放在碼頭面時(shí)，主小車和1#、2#托繩小車位置見圖3。為了在此狀態(tài)下豎起前大梁，在主小車和托繩小車位置增加了修理錨定和錨定限位，固定前大梁的2個(gè)托繩小車架和主小車。如果需要豎起懸臂，只需要切換開關(guān)，選擇新增加的錨定限位回路代替原來位置的主小車和1#、2#托繩小車錨定限位回路即可。此時(shí)，新回路限位信號(hào)感應(yīng)到以后，就可以豎起前大梁。

1.1#托架 2.2#托架 3.主小車 4.抓斗圖2 抓斗位于大料斗上方時(shí)各小車位置

1.1#托架 2.2#托架 3.主小車 4.抓斗圖3 抓斗位于碼頭面時(shí)各小車位置

3.2 鋼絲繩割繩做頭方案

在船舶靠泊前，卸船機(jī)大車移動(dòng)到計(jì)劃的停車位置，放平懸臂。司機(jī)控制主小車移動(dòng)到修理錨定位，并且把前大梁的1#、2#托架和主小車的修理錨定錨好，抓斗慢慢放置在碼頭面。然后將鋼絲繩從卷筒儲(chǔ)備區(qū)放出30 m，把梨形頭往上30 m的疲勞斷絲段割除，并開始重新澆筑梨形頭。此階段用時(shí)約1 h。若船舶即將靠泊，可以在俯仰操作室，通過轉(zhuǎn)換電控回路豎起懸臂，但不影響碼頭面梨形頭做頭和合金澆筑。從懸臂豎起到船舶靠泊穩(wěn)定再到放下懸臂，一共需要3.5 h，在此期間基本完成了鋼絲繩梨形頭澆筑和合金冷卻。卸船機(jī)懸臂放下后，可在1.5 h內(nèi)完成鋼絲繩恢復(fù)。依據(jù)碼頭作業(yè)流程，從卸船機(jī)懸臂放下到正式卸船作業(yè)一般需要2.5 h，足夠完成鋼絲繩恢復(fù)。

3.3 海側(cè)起升開閉鋼絲繩更換方案

在懸臂豎起時(shí)，海側(cè)鋼絲繩與卸船機(jī)門框鋼結(jié)構(gòu)在海側(cè)上橫梁下部、過渡滑輪支架上部和梯形架頂部有干涉。在這3處的鋼結(jié)構(gòu)均采用抗磨塊拼成半徑很大的圓弧，以減小懸臂豎起過程中鋼絲繩與鋼結(jié)構(gòu)的干涉磨損。

在懸臂豎起狀態(tài)下，如果進(jìn)行海側(cè)鋼絲繩更換，鋼絲繩必然會(huì)與這3處抗磨塊進(jìn)行摩擦，造成鋼絲繩磨損，并對(duì)懸臂俯仰關(guān)節(jié)軸承造成額外的受力損傷。為改善這種情況，對(duì)3處的抗磨塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，用尼龍托輥代替抗磨塊結(jié)構(gòu)，見圖4～6。

1.鋼絲繩 2.尼龍托輥圖4 海側(cè)上橫梁下部

1.鋼絲繩 2.尼龍托輥 3.滑輪圖5 過渡滑輪支架上部

1.尼龍托輥 2.鋼絲繩圖6 梯形架頂部

改造完成后，懸臂豎起時(shí)，鋼絲繩直接和尼龍托輥接觸，不會(huì)再與鋼結(jié)構(gòu)干涉。但在更換海側(cè)鋼絲繩過程中，鋼絲繩經(jīng)過主小車上的海側(cè)改向滑輪時(shí)，會(huì)對(duì)主小車產(chǎn)生向海側(cè)移動(dòng)的拉力，需要在主小車4個(gè)車輪下方加裝制動(dòng)鐵鞋(見圖7)，再收起懸臂。隨后按照正常鋼絲繩更換工藝，在2 h內(nèi)完成鋼絲繩更換。最后在卸船機(jī)懸臂放平后，需要1 h進(jìn)行鋼絲繩的調(diào)平衡和恢復(fù)掃尾工作，以使卸船機(jī)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

1.主小車車輪 2.制動(dòng)鐵鞋圖7 制動(dòng)鐵鞋安裝示意圖

3.4 陸側(cè)起升開閉鋼絲繩更換方案

在更換陸側(cè)鋼絲繩過程中，鋼絲繩經(jīng)過主小車上的陸側(cè)改向滑輪時(shí)，也會(huì)對(duì)主小車產(chǎn)生向陸側(cè)移動(dòng)的拉力。因此也需要對(duì)主小車車輪加裝制動(dòng)鐵鞋，其余可按照正常的修理工藝，在2 h內(nèi)完成鋼絲繩更換。同樣在卸船機(jī)懸臂放平后，需要1 h進(jìn)行鋼絲繩的調(diào)平衡和恢復(fù)掃尾工作，以使卸船機(jī)恢復(fù)到正常狀態(tài)。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

在懸臂豎起狀態(tài)下鋼絲繩維護(hù)方案，面對(duì)船舶靠泊時(shí)間少的情況，只能在船舶靠泊后進(jìn)行卸船機(jī)鋼絲繩修理。鋼絲繩割繩做頭和陸側(cè)鋼絲繩更換分別會(huì)影響生產(chǎn)3.5 h和0.5 h。該碼頭2021年總卸船180多艘，其中靠泊時(shí)間和鋼絲繩梨形頭修理時(shí)間沖突的約有70艘，平均每次有3臺(tái)卸船機(jī)受到影響；和陸側(cè)鋼絲繩更換沖突的約60艘，平均每次有3臺(tái)卸船機(jī)受到影響。實(shí)施懸臂豎起狀態(tài)下鋼絲繩維護(hù)方案之后，按每臺(tái)卸船機(jī)3 000 t/h的作業(yè)能力計(jì)算，全年可提升作業(yè)產(chǎn)量約247.5萬t。

5 結(jié)語

上述方案實(shí)施后，將鋼絲繩修理與靠離泊時(shí)間同步，避免了因修理影響生產(chǎn)時(shí)間，在確保設(shè)備安全的前提下，提升了卸船機(jī)的利用效率，從而提升散貨碼頭的作業(yè)效率。