岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)應(yīng)用

張宇 謝平平

隨著智慧碼頭建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，遠(yuǎn)程控制岸橋在碼頭的應(yīng)用日益普及。采用技術(shù)手段動(dòng)態(tài)檢測岸橋鋼絲繩使用狀況，從而確保鋼絲繩安全使用和合理更換，是保障碼頭安全、高效作業(yè)的重要手段。本文介紹寧波梅山島國際集裝箱碼頭有限公司（以下簡稱“寧波梅山島碼頭”）岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)應(yīng)用情況，以期為自動(dòng)化碼頭岸橋遠(yuǎn)程控制改造提供借鑒。

1 岸橋鋼絲繩檢測的重要意義

鋼絲繩是將鋼絲按照一定的力學(xué)性能和幾何尺寸捻制在一起的螺旋狀鋼絲束，由鋼絲、繩芯和潤滑脂組成。鋼絲繩能夠傳遞長距離負(fù)載并承受多種載荷和變載荷的作用，具有安全系數(shù)高、自重輕、耐疲勞、耐沖擊、耐腐蝕、柔軟性能好等優(yōu)點(diǎn)，是港口起重機(jī)設(shè)備必不可少的組成部分之一。岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)是在不接觸鋼絲繩的情況下，利用弱磁將被檢測區(qū)域的鋼絲繩磁化，形成小型的磁化帶，再利用磁化帶中鋼絲繩損傷所導(dǎo)致的磁通密度和磁場強(qiáng)度變化，來檢測和識別鋼絲繩內(nèi)部缺陷的新型鋼絲繩檢測技術(shù)。

當(dāng)前常用的岸橋鋼絲繩更換標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）鋼絲繩磨損程度達(dá)到7%;（2）6倍于鋼絲繩直徑的長度內(nèi)斷絲9根或30倍于鋼絲繩直徑的長度內(nèi)斷絲18根;（3）鋼絲繩使用時(shí)間達(dá)到2年。一般情況下，碼頭維保人員定期（每月）檢測鋼絲繩磨損和斷絲情況。目前，鋼絲繩檢測方式主要為人工上機(jī)測量，該檢測方式存在主觀判斷易失誤、測量有誤差、檢測視野受限、無法檢測繩芯等缺點(diǎn)。鑒于此，寧波梅山島碼頭應(yīng)用鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)，從而在提高鋼絲繩檢測效率和準(zhǔn)確率的同時(shí)，提高鋼絲繩的利用率和安全性。

2 岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)原理及優(yōu)勢

2.1 技術(shù)原理

岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)是一種新型無損檢測技術(shù)，其基于空間磁場矢量合成原理，利用弱磁使被檢測區(qū)域形成固定的磁化帶，然后通過弱磁能勢傳感裝置提取磁化帶中被磁化鋼絲繩的磁場信息，最后根據(jù)提取的信息識別鋼絲繩磨損和缺陷。岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)基本原理如下。

（1）通過固定在檢測位置的弱磁加載組件形成調(diào)制給定的弱電磁場，然后通過弱電磁場磁化磁場內(nèi)的鐵磁性鋼絲繩，將被檢測區(qū)域內(nèi)的鋼絲繩變?yōu)榭蓹z測狀態(tài)。

（2）通過高性能的弱磁傳感器提取被檢測區(qū)域鋼絲繩的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息并輸出原始檢測數(shù)據(jù)。

（3）通過數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換裝置將收集到的信息按照既定的數(shù)學(xué)模型和數(shù)據(jù)制式轉(zhuǎn)換并儲(chǔ)存，然后通過無線通信裝置，將鋼絲繩的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)處理中心。

（4）通過系統(tǒng)終端主控裝置軟件中的數(shù)學(xué)模型，全方位綜合分析鋼絲繩實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)，并通過自檢測軟件界面，提供每日數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果和鋼絲繩實(shí)時(shí)磨損狀態(tài)。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

（1）可全面檢測鋼絲繩。弱磁自檢測元件靈敏度較高，即使鋼絲繩檢測段的微小損傷也會(huì)引起弱電磁場信號波動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對鋼絲繩的全方位檢測。

（2）可即時(shí)、準(zhǔn)確檢測鋼絲繩。傳感器對鋼絲繩表面檢測距離最大可達(dá)30 mm，且信號通過能力強(qiáng)，不受鋼絲繩通過速度影響，從而保證岸橋鋼絲繩在非接觸高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下也能得到實(shí)時(shí)檢測。

3 岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)應(yīng)用情況

寧波梅山島碼頭岸橋鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)可以協(xié)助工程人員隨時(shí)檢測起升鋼絲繩和小車前后牽引鋼絲繩的實(shí)際磨損、變形、斷絲、銹蝕等狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩重大隱患提前預(yù)警，從而降低岸橋作業(yè)事故率，減少事故損失。

根據(jù)岸橋型號和鋼絲繩實(shí)際作業(yè)方式，選取起升鋼絲繩和小車牽引鋼絲繩最易受損傷的位置（即滑輪附近），在小車架平臺上起升滑輪的入繩側(cè)布置4個(gè)弱磁傳感器，并在前大梁和后大梁小車牽引鋼絲繩的4個(gè)滑輪側(cè)各布置1個(gè)弱磁傳感器，以確保最大限度地檢測到鋼絲繩與滑輪磨損繩段。岸橋鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測界面如圖1所示：中間為起升鋼絲繩和小車牽引鋼絲繩面積狀態(tài);右側(cè)為鋼絲繩實(shí)時(shí)位置和岸橋作業(yè)狀態(tài);左側(cè)為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)操作界面。

寧波梅山島碼頭根據(jù)岸橋鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)調(diào)取的起升鋼絲繩檢測信息，發(fā)現(xiàn)近期出現(xiàn)4次鋼絲繩故障預(yù)警（見圖2）：（1）2021年5月7日04：06，2號起升鋼絲繩損傷量4.27%，損傷位置0 m，中度損傷，小車位置94.54 m，吊具高度25.79 m;（2）2021年5月7日05：33，2號起升鋼絲繩損傷量4.01%，損傷位置0 m，中度損傷，小車位置94.54 m，吊具高度25.79 m;（3）2021年5月23日03：30，2號起升鋼絲繩損傷量4.18%，損傷位置0 m，中度損傷，小車位置104.12 m，吊具高度37.83 m;（4）2021年5月23日05：40，2號起升鋼絲繩損傷量4.48%，損傷位置0 m，中度損傷，小車位置104.12 m，吊具高度37.83 m。根據(jù)實(shí)時(shí)預(yù)警信息，4處預(yù)警為同一起升鋼絲繩磨損拉伸繩段，此位置的面積磨損在4%以上，而其他位置的面積磨損在1.0%～2.4%之間。保養(yǎng)人員上機(jī)檢測后發(fā)現(xiàn)，起升鋼絲繩磨損拉伸繩段斷絲。

4 岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)應(yīng)用效果

（1）人工靜態(tài)點(diǎn)檢耗時(shí)縮短，甚至未來有望取消人工靜態(tài)點(diǎn)檢，全部實(shí)行岸橋動(dòng)態(tài)點(diǎn)檢，從而提高碼頭人工利用率。

（2）岸橋人工靜態(tài)點(diǎn)檢和維保人員出勤次數(shù)減少，從而降低維保工作危險(xiǎn)性。

（3）岸橋維保時(shí)間縮短，從而促進(jìn)岸橋作業(yè)效率和碼頭運(yùn)營效益提升。

（4）岸橋鋼絲繩保養(yǎng)可控性提升，可利用碎片時(shí)間實(shí)施保養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

（5）岸橋鋼絲繩故障率降低，岸橋作業(yè)安全性增強(qiáng)。

5 岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)應(yīng)用展望

（1）由于岸橋鋼絲繩弱磁自檢測傳感器安裝有一定局限性，鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)對鋼絲繩的檢測僅限于重點(diǎn)工作段，例如小車牽引鋼絲繩從張緊處到小車固定的一段，其磨損相對嚴(yán)重且前后大梁檢測裝置無法檢測到，后期可以通過優(yōu)化檢測裝置安裝位置或其他方法加以改進(jìn)。

（2）現(xiàn)階段岸橋鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測界面只顯示鋼絲繩截面磨損量，未來可以深入研究弱磁信號識別，通過算法直接識別并顯示鋼絲繩損傷情況，以提高鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)的智能化水平。

（3）現(xiàn)階段岸橋鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)直接通過自帶軟件界面顯示鋼絲繩數(shù)據(jù)，未來可以深入研究鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)軟件兼容問題，推動(dòng)岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術(shù)朝智能化和集成化方向發(fā)展。