一種節(jié)油環(huán)保型岸橋鋼絲繩自動潤滑系統(tǒng)設計

劉仁初 金賀 遼港控股（營口）有限公司集裝箱碼頭分公司

1.引言

岸橋是岸邊集裝箱起重機的簡稱，是用于集裝箱碼頭對集裝箱進行裝卸作業(yè)的專業(yè)設備，安裝在港口碼頭的岸邊，一般處于高溫、高濕和高鹽的環(huán)境中。目前國內(nèi)外使用的岸橋一般都包括起升動作和旋轉動作，起升系統(tǒng)是通過鋼絲繩的牽引來完成既定的動作，其組成包括起升鋼絲繩、俯仰鋼絲繩、小車鋼絲繩和托架鋼絲繩。由于鋼絲繩會暴露在惡劣的腐蝕環(huán)境中，日常保養(yǎng)非常關鍵，必須定期潤滑并保證潤滑效果。目前對于岸橋鋼絲繩，國內(nèi)港口（如營口港、盤錦港）一般按照既定的潤滑養(yǎng)護周期實施養(yǎng)護作業(yè)，其基本原則是保證鋼絲繩上的油脂不干枯。但由于資源條件的限制和碼頭作業(yè)的計劃安排，并不能嚴格的保證按周期養(yǎng)護，而且普遍采用人工涂油的方式進行鋼繩的養(yǎng)護。人工潤滑不僅勞動強度大，潤滑效果與工人的責任心相關。若涂油過厚，鋼繩高速運轉中可能將油脂甩出，對岸橋的機械構件、作業(yè)通道及作業(yè)船舶造成污染。若涂油過薄或不均勻則會影響鋼絲繩的使用壽命。因此，岸橋鋼絲繩的自動潤滑技術一直是國內(nèi)各大港口迫切需求的。

2.岸橋鋼絲繩潤滑自動潤滑的現(xiàn)狀及缺陷分析

目前國內(nèi)一些設備先進的港口已經(jīng)對岸橋鋼絲繩的自動潤滑技術進行了一些探索。相對成熟的技術方案有以下2種：

第1種方案是采用接觸式涂油方法。這種方案采用油泵和鋼繩專用潤滑脂來實施。其框圖如圖1所示。

圖1 接觸式涂油方案

此方案采用油泵供油，然后通過銅管分配到各個潤滑點，最后通過涂油毛刷或?qū)Ｓ玫耐坑脱b置（見圖2）對鋼絲繩進行涂油操作。這種方案可以達到較為滿意的潤滑效果，但這種接觸式涂油方式，涂油裝置直接接觸鋼絲繩，會產(chǎn)生磨損，涂油裝置需要定期更換，否則影響潤滑效果。此方案耗材消耗多且更換麻煩。

圖2 涂油毛刷及涂油器

第2種方案是采用非接觸式涂油方法。這種方案采用油泵輸油并配合銅管進行油脂分配，用齒輪油等液態(tài)油以滴油的方式進行非接觸潤滑。這種方式潤滑點一般設置在鋼繩的轉向滑輪處。其優(yōu)點是不會產(chǎn)生磨損，節(jié)省耗材。

雖然上述兩種潤滑方式比人工潤滑的效果更好，工人勞動強度更低，能夠在一定程度上改善岸橋鋼絲繩的養(yǎng)護水平，但也有很多缺陷。主要變現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）系統(tǒng)的自動化程度較低，并沒有實現(xiàn)完全的自動潤滑，對儲油桶里的油量，系統(tǒng)的工作狀態(tài)都沒有做到實時監(jiān)控。

（2）潤滑油量不能自動調(diào)控，都沒有設置油脂回收裝置，潤滑過量是會造成油脂滴落或隨著鋼繩的運轉而甩出，不但浪費潤滑油，且會造成環(huán)境污染。

（3）系統(tǒng)的管理水平較低，沒有形成完整的集散控制系統(tǒng)，操作人員不能在監(jiān)控室對潤滑設備進行監(jiān)視和管理。

因此設計更加環(huán)保、節(jié)油和自動化程度高的岸橋鋼絲繩自動潤滑系統(tǒng)對提高鋼絲繩的養(yǎng)護水平，降低養(yǎng)護成本和保護環(huán)境都具有積極意義。

3.節(jié)油環(huán)保型岸橋鋼絲繩潤滑自動潤滑裝置設計

為了保證岸橋鋼絲繩的潤滑效果，提高潤滑系統(tǒng)的自動化程度并達到節(jié)油環(huán)保的效果，本文設計的鋼絲繩自動潤滑裝置其總體結構如圖3所示。

圖3 鋼絲繩自動潤滑裝置結構圖

圖中SXJ-1為攝像機，其作用是將潤滑后的鋼繩圖像傳輸至監(jiān)控室，以便操作人員觀察潤滑效果，同時也有利于發(fā)現(xiàn)鋼繩斷絲，銹蝕等狀況。AD-1為電動調(diào)節(jié)閥，安裝在輸油管路上，操作人員可以根據(jù)攝像頭觀察到的潤滑效果調(diào)節(jié)潤滑油的用量。F-1,F-2,F-3,F-4和F-5分別手動閥門，F(xiàn)-1安裝在儲油箱的排污口上，操作人員可以定期打開F-1清理油箱中的雜質(zhì)。儲油箱上加油泵吸油口的位置高于排污口，可以有效避免雜質(zhì)被吸入加油管路。儲油箱上部設置了注油口，當油箱油位過低時可以通過注油口為儲油箱注油。儲油箱上還安裝了加熱器HWE-1,溫度變送器TT-1和油位變送器LT-1。其中加熱器HWE-1采用三相220V電加熱器，其主要作用是在冬季低溫時為潤滑油加熱，讓潤滑油保持一個良好的物理性能以保證潤滑效果。溫度變送器TT-1采用的是變送一體的PT-100熱電阻溫度變送器，其作用是檢測潤滑油溫度。液位變送器LT-1采用差壓式液位變送器，其作用是測量油箱油位，一方面提醒操作人員為儲油箱注油，另一方面保證油位過低時能夠通過PLC控制系統(tǒng)停止油泵，保護設備安全。儲油箱上部空間安裝若干個噴油嘴，液態(tài)潤滑油通過噴油嘴均勻的噴涂在鋼絲繩上，保證潤滑效果。儲油箱同時起到潤滑油回收的作用，多于的潤滑油可以滴落到儲油箱中，實現(xiàn)潤滑油的回收再利用，一方面節(jié)約成本，另一方面避免環(huán)境污染。為了避免噴油嘴和油路堵塞，系統(tǒng)中設置了兩路油脂過濾器，其中閥門F-2所在回路為工作回路，閥門F-4所在回路為備用回路。系統(tǒng)工作時，打開閥門F-2和F-3，潤滑油通過過濾器1。過濾器1和過濾器2上分別安裝了壓差開關PM-1和PM-2，如果過濾器堵塞，會導致過濾器兩端差壓變大，差壓開關動作，報警信息傳遞給PLC控制系統(tǒng)，操作人員可以根據(jù)報警信息及時更換過濾器。更換過濾器時，需要打開閥門F-4和F-5，備用回路接入輸油管路，同時關閉閥門F-2和F-3，完成過濾器的更換工作。系統(tǒng)中在儲油箱的前后位置分別設置了鋼絲繩穩(wěn)定架，鋼繩運行時卡在兩個壓繩滾輪中間，避免由于鋼繩受力不均發(fā)生抖動損壞油箱或噴油嘴。穩(wěn)定架的正面結構示意圖如圖4所示。

圖4 鋼絲繩穩(wěn)定架的正面結構示意圖

可以根據(jù)待潤滑鋼繩的根數(shù)設計壓繩滾輪上的卡槽數(shù)量，以滿足多條鋼繩同時潤滑的需要。此外，油箱上安裝噴油嘴數(shù)量和位置也要根據(jù)實際工況進行調(diào)整。

4.系統(tǒng)電控方案設計

為了實現(xiàn)潤滑系統(tǒng)的自動控制和集中管理，本文采用如圖5所示的總體控制方案。

圖5 潤滑系統(tǒng)總體控制方案

對于一臺岸橋，可以根據(jù)系統(tǒng)潤滑的需求在不同的位置布置若干臺自動潤滑裝置。每臺潤滑裝置配置一套電控裝置，該裝置內(nèi)包含PLC控制器。電控裝置通過電纜連接潤滑裝置上的電氣設備，構成PLC控制系統(tǒng)。PLC控制器的網(wǎng)口通過網(wǎng)線連接至光電交換機后轉換成光纖信號最后與岸橋控制室內(nèi)的監(jiān)控計算機相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互功能。操作人員通過操作監(jiān)控計算機即可實現(xiàn)對岸橋各部位自動潤滑裝置的集中監(jiān)控和管理。

電控裝置由西門子200smart PLC構成核心控制器。其加油泵和加熱器的主回路和控制回路的接線如圖6所示。PLC控制系統(tǒng)的接線如圖7所示。電控系統(tǒng)的主要電氣元件如表1所示。

圖6 加熱器和油泵的主回路及控制回路接線圖

圖7 PLC控制系統(tǒng)接線圖

表1 電控裝置主要電氣元件列表

本文所設計的潤滑系統(tǒng)電控裝置的工作過程如下：

（1）油箱注油時，PLC系統(tǒng)通過油位變送器LT1檢測油箱油位，當油箱油位達到指定高度時PLC系統(tǒng)給出滿足油泵啟動的邏輯信號。

（2）啟動潤滑泵。當油箱油位滿足要求時，操作人員可以在監(jiān)控計算機上通過監(jiān)控軟件啟動油泵。此時潤滑油（潤滑油依次通過過濾器—油泵—電動調(diào)節(jié)閥—噴油嘴）均勻噴涂在運行的鋼絲繩上。監(jiān)控室中的操作人員可以通過布置在潤滑裝置出口處的攝像頭觀察潤滑效果，根據(jù)潤滑效果在監(jiān)控計算機上調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥開度，從而調(diào)節(jié)噴油嘴的噴油量。

（3）系統(tǒng)報警。系統(tǒng)的報警主要包括低油位報警和過濾器堵塞報警。隨著潤滑油的消耗，當油位傳感器測得的油位信號低于設定值時，則產(chǎn)生低油位報警。報警產(chǎn)生后PLC控制器自動停止油泵，此時需要從潤滑裝置的注油口人工注油，油位滿足要求時才能再次啟動油泵。隨著過濾器中雜質(zhì)的增多，兩側壓差增大直至差壓開關動作，此時系統(tǒng)產(chǎn)生過濾器堵塞報警，PLC控制器自動停止加油泵。更換過濾器后才能再次啟動加油泵。

（4）啟動加熱。當冬天氣溫低于一定值時，PLC控制器會自動啟動加熱器來保證潤滑油的溫度。

5.結論

本文設計了一種岸橋鋼絲繩自動潤滑系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備潤滑油的循環(huán)利用的功能，對比于目前的人工潤滑和自動潤滑裝置，該系統(tǒng)潤滑效果好，對保護環(huán)境，降低潤滑油使用費用具有積極意義。該系統(tǒng)采用PLC控制器進行自動控制，自動化水平高，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的集中監(jiān)控，有利于提高設備管理水平，是一種有廣泛應用前景的岸橋鋼絲繩自動養(yǎng)護設備。