（浙江浙能台州第二发电有限责任公司 317100）
摘要：钢丝绳缠绕系统是桥式转斗卸船机重要的组成部分，同时，又是卸船机经常损耗的部位。每根钢丝绳价格高，更换劳动强度大。本文结合台州第二发电有限责任公司卸船机，介绍了桥式抓斗卸船机钢丝缠绕组使用状况，确定卸船机钢丝缠绕组更换存在问题，并提出新的解决方案。
关键字：卸船机 ;钢丝绳 ;损伤;优化
桥式抓斗卸船机通过抓斗抓起船上散煤后，卸至锥形料斗。通过料斗出料口送至码头上的皮带输送机，然后送至堆场。桥式抓斗卸船机是港口燃煤发电企业燃煤供给的重要组成部分。它主要由大车行走机构、钢丝绳缠绕系统、接料系统、电气控制系统及钢结构等组成，其中，钢丝绳缠绕系统是卸船机核心机构之一。
钢丝绳缠绕系统主要由俯仰钢丝绳、起升钢丝绳、开闭钢丝绳、小车牵引钢丝绳和各机构上的卷筒、滑轮组成。其中，起升钢丝绳通过楔套与抓斗连接，开闭钢丝绳通过梨型头和C型快速接头与抓斗连接，如图一所示。
图一 小车起升、开闭钢丝绕绳系统
1 卸船机钢丝绳使用状况
以台州第二发电有限责任公司1500t/h卸船机为例，该型卸船机选用8×40WS+IWR-1770ZS/SZ型钢丝绳，总长度为230米，其中使用长度160米，储备长度70米。钢丝绳额定卸煤量为200万吨左右，但是通过实际使用调查发现，在卸煤量达到100 万吨时，升降/开闭钢丝绳从抓斗以上60米左右出现了明显得到磨损、断丝、松股现象，主要集中在绕过滑轮一段和梨型头连接处，已经达到更换的状态。剩余100米钢丝绳使用状况良好，没有达到报废状况。
2 钢丝绳损伤原因分析
2.1 载荷状况
卸船机钢丝绳缠绕系统中的起升/开闭和牵引钢丝绳为频繁承受动、静载荷的部位，钢丝绳在作业时，不但承受着抓斗、物料和自重的静载荷，而且承受着因加速度和冲击引起的动载荷。同时，钢丝绳反复绕卷筒和滑轮，周期性承受较大的弯应力，并承受着因弯曲引起的附加载荷；另外，当钢丝绳受力伸长时钢丝绳钢丝彼此之间产生磨擦，绳与滑轮、卷筒槽底之间的磨擦等，使钢丝绳承受着因摩擦引起的阻力载荷。钢丝绳在这些载荷的作用下产生很大的拉、弯应力，当拉伸、弯曲的次数超过一定数值后，会使钢丝绳出现 “金属疲劳”的现象，使钢丝绳在使用一定时间后就会出现磨损、断裂现象。
2.2 现场状况
钢丝绳是由若干运动元件（钢丝、股绳、衬芯等）所组成，各个元件之间仍存在或多或少的相对运动。钢丝绳在受到拉伸、弯曲和扭转时，每根钢丝、每股扭绳以及衬芯各自和相互之间都有摩擦和磨损。在它通过滑轮等转向或压紧装置时不免有滑动，也同样有相对的摩擦和磨损。具体有下列几种现象产生： 1．由于润滑不足、压力过大，在上述实际接触摩擦部位出现连续磨损和粘着磨损。2．由于尘屑、煤料的附着和掺入而引起磨料磨损。3．卸船机都在码头作业，码头湿度大、腐蚀强的环境不仅引起钢丝表面腐蚀，还能造成钢丝绳内部绳股腐蚀。钢丝和股绳内部的腐蚀因不易察觉而有继续发展不断降低强度的倾向，故极为危险。外部腐蚀不难看出，并可以迅速加以防止。而通过检查发现外部腐蚀，还能给润滑失效所引起的内部腐蚀提供信号。4．由于超载、冲击或弯曲过度使钢丝结构变化而造成钢丝强度降低。5．由于钢丝相互之间，钢丝与绳轮、鼓轮之间压力过大而油膜强度不足，以至出现印痕和变形。6．由于金属直接接触所带来的摩擦热而引起的高温和继之快速的冷却，有使钢丝淬火而形成脆性硬度的倾向。使钢丝表面变脆，则其脆化表面更易开裂、疲劳而终于断裂。
3 原卸船机钢丝绳更换方法
3.1原钢丝绳更换方法
根据轨上、轨下的起升高度，在起升卷筒上除了原有的钢丝绳外，拓展一个钢丝绳储存区，如图二所示，储存区中储备头部起升、开闭易损伤的钢丝绳长度，长度70米。当头部常用工作区域的钢丝绳达到报废标准时，不需要更换整根钢丝绳，只需将达到报废的头部钢丝绳切除，然后将储存区的钢丝绳放出，进行一次补偿即可继续使用。
图二 钢丝绳卷筒储备区图
3．2 原有钢丝绳更换措施存在的问题
割除头部报废的钢丝绳后，补偿使用钢丝绳卸煤量仅达到30万吨时，钢丝绳在梨型头处又会出现磨损、断丝、送股现象，达到报废状态。此方法虽然能都达到延长钢丝绳使用寿命，但是补偿时间不长，没有达到钢丝绳全寿命。同时，钢丝绳30万吨卸煤量更换周期，大大增加工作强度，减少卸船机有效工作时间。
通过钢丝绳补偿提升了首次使用段钢丝绳的使用寿命，但是在钢丝绳补偿使用后，钢丝绳卸煤量达到30万吨后，在楔套、梨型头连接处出现磨损、断丝、松股现象，报废整根钢丝绳。大大浪费储备区钢丝绳。
4 卸船机钢丝绳改进措施
4.1 调整钢丝绳更换方法
通过统计钢丝绳使用状况发现，在抓斗一端钢丝绳由于受到经常往返高速通过滑轮、托辊，受到外界的碰撞，表层粘着煤粉造成润滑困难，裸露到空气中造成腐蚀等原因，在靠近抓斗端钢丝绳容易出现磨损、断丝、松股现象，同等使用时间下机房端钢丝绳使用状况完好，见图三。因此调整了钢丝绳更换方法。首次使用的钢丝绳卸煤量达到100万吨时，将整根钢丝绳卸下掉头，原在机房端调换到抓斗端，原在抓斗端调换到机房端。钢丝绳以通过卸船机前后桥滑轮为分界点，实际中使用确定当抓斗在卸船机前桥最前端船舱抓煤时，此时通过后桥钢丝绳伸出最长，以此计算确定通过卸船机后桥滑轮钢丝绳长度为95米。因此将钢丝绳长度从原来230m减少到190m。确保前端钢丝绳在调换之后不能再通过卸船机前后桥滑轮。通过调换使用可以提高钢丝绳使用时间。在实际使用确定更换方法后钢丝绳卸煤量可达到190万吨。
4.2 改进钢丝绳与滑轮的角度
在卸船机的主缠绕系统中，滑轮直径与钢丝绳直径比值，以及钢丝绳中心线与卷筒、滑轮轴线中点连线产生偏角的影响是设计制造因素影响的主要方面。
滑轮直径与钢丝绳直径的比值，低架小于25；高架小于30。滑轮直径过小，容易造成钢丝绳过大的弯曲，加剧了钢丝绳的磨损和疲劳损坏，影响使用寿命。
在起升作业时，钢丝绳从卷筒上绕进或绕出，并由卷筒一端移向另一端，使钢丝绳中心线与卷筒、滑轮轴线中点连线产生偏角α，若钢丝绳的最大拉力为Ｆ，则：
Ｆｘ＝Ｆｃｏｓα ；Ｆｙ＝Ｆｓｉｎα
显然，Ｆｘ是钢丝绳绕入卷筒的有效分力，它拉动钢丝绳绕进或绕出卷筒。因此，设计时希望Ｆｘ有较大的数值；Ｆｙ是有害分力，在滑轮上，它使钢丝绳与滑轮轮槽侧面产生摩擦力，Ｆｙ的数值过大，甚至会使钢丝绳脱槽；在卷筒上，它使钢丝绳的圈与圈之间产生摩擦力，Ｆｙ的数值过大，可能导致钢丝绳不能依次排列，产生乱绳现象。由此可知，α的数值越小越好。所以，在满足实际使用要求的同时尽量减少α的角度，理想状态α≤1.5°。
5 结论
原方法下一年更换钢丝绳达到3次，钢丝绳平均每米90元。一台卸船机减少钢丝绳总长度=[4×（230-190）+（190-160）/130×230×4] ×3=1000米。一台卸船机节约钢丝绳成本1000×90=90000元。
参考文献：
[1] 张强.燃料设备检修.北京：中国电力出版社，2004.
[2] 起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范. 国家标准局, GB 5972－1986.
[3] 机械设计手册编委会编著.机械设计手册.第2卷.北京：机械工业出版社，2004.
论文作者:刘耀杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/5
标签：钢丝绳论文; 抓斗论文; 滑轮论文; 卷筒论文; 钢丝论文; 磨损论文; 载荷论文; 《电力设备》2017年第14期论文;