張宇 謝平平

隨著智慧碼頭建設的持續(xù)推進，遠程控制岸橋在碼頭的應用日益普及。采用技術手段動態(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應用情況，以期為自動化碼頭岸橋遠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，是港口起重機設備必不可少的組成部分之一。岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術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致的磁通密度和磁場強度變化，來檢測和識別鋼絲繩內部缺陷的新型鋼絲繩檢測技術。

當前常用的岸橋鋼絲繩更換標準如下：（1）鋼絲繩磨損程度達到7%;（2）6倍于鋼絲繩直徑的長度內斷絲9根或30倍于鋼絲繩直徑的長度內斷絲18根;（3）鋼絲繩使用時間達到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。鑒于此，寧波梅山島碼頭應用鋼絲繩弱磁自檢測技術，從而在提高鋼絲繩檢測效率和準確率的同時，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原理及優(yōu)勢

2.1 技術原理

岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術是一種新型無損檢測技術，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制給定的弱電磁場，然后通過弱電磁場磁化磁場內的鐵磁性鋼絲繩，將被檢測區(qū)域內的鋼絲繩變?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)域鋼絲繩的實時狀態(tài)信息并輸出原始檢測數(shù)據(jù)。

（3）通過數(shù)據(jù)采集轉換裝置將收集到的信息按照既定的數(shù)學模型和數(shù)據(jù)制式轉換并儲存，然后通過無線通信裝置，將鋼絲繩的實時動態(tài)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)街鳈C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)學模型，全方位綜合分析鋼絲繩實時檢測數(shù)據(jù)，并通過自檢測軟件界面，提供每日數(shù)據(jù)分析處理結果和鋼絲繩實時磨損狀態(tài)。

2.2 技術優(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引起弱電磁場信號波動，從而實現(xiàn)對鋼絲繩的全方位檢測。

（2）可即時、準確檢測鋼絲繩。傳感器對鋼絲繩表面檢測距離最大可達30 mm，且信號通過能力強，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動狀態(tài)下也能得到實時檢測。

3 岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術應用情況

寧波梅山島碼頭岸橋鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)可以協(xié)助工程人員隨時檢測起升鋼絲繩和小車前后牽引鋼絲繩的實際磨損、變形、斷絲、銹蝕等狀態(tài)，實現(xiàn)鋼絲繩重大隱患提前預警，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布置4個弱磁傳感器，并在前大梁和后大梁小車牽引鋼絲繩的4個滑輪側各布置1個弱磁傳感器，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)在線實時自動檢測界面如圖1所示：中間為起升鋼絲繩和小車牽引鋼絲繩面積狀態(tài);右側為鋼絲繩實時位置和岸橋作業(yè)狀態(tài);左側為數(shù)據(jù)實時操作界面。

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)實時預警信息，4處預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應用效果

（1）人工靜態(tài)點檢耗時縮短，甚至未來有望取消人工靜態(tài)點檢，全部實行岸橋動態(tài)點檢，從而提高碼頭人工利用率。

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

（3）岸橋維保時間縮短，從而促進岸橋作業(yè)效率和碼頭運營效益提升。

（4）岸橋鋼絲繩保養(yǎng)可控性提升，可利用碎片時間實施保養(yǎng)，從而實現(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。

5 岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術應用展望

（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。

（2）現(xiàn)階段岸橋鋼絲繩弱磁自檢測系統(tǒng)在線實時自動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，推動岸橋鋼絲繩弱磁自檢測技術朝智能化和集成化方向發(fā)展。