淺析港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測

顧良

（上海振華重工港機(jī)通用裝備有限公司，上海 200125）

隨著全球貿(mào)易量的不斷增加，全球碼頭的吞度量不斷上升，很多碼頭常年都處于非常忙碌的狀態(tài)，很多碼頭設(shè)備都處于滿負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候港口設(shè)備的穩(wěn)定性就非常關(guān)鍵，一旦港口設(shè)備出現(xiàn)重大問題，就會(huì)對碼頭運(yùn)營產(chǎn)生非常重大的影響。特別是港口設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)，一旦港口設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，如焊縫開裂，鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，這個(gè)時(shí)候往往就需要很長的時(shí)間來修復(fù)問題，而且一旦修復(fù)的時(shí)間比較長，就會(huì)嚴(yán)重影響碼頭正常的運(yùn)行。在這種情況下，對碼頭設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測就顯得很重要了。

1 港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測的現(xiàn)狀

如今港口都會(huì)安排機(jī)械維修人員定期對港口機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，一般我們都把這個(gè)檢查叫做巡檢，巡檢分為幾種，每個(gè)班次結(jié)束是會(huì)有一次巡檢，每艘船作業(yè)完之后也會(huì)進(jìn)行一次巡檢，這個(gè)巡檢一般是通過機(jī)械維修人員到港口設(shè)備上去看，通過肉眼的識(shí)別來檢查設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這個(gè)是如今港口檢查設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)的一般模式。這個(gè)模式在一定程度上可以檢查出鋼結(jié)構(gòu)的問題，但這個(gè)模式也有缺點(diǎn)，一個(gè)是對檢查人員的要求較高，檢查人員自身的素質(zhì)和工作的經(jīng)驗(yàn)會(huì)對檢查的結(jié)果產(chǎn)生很重要的影響，另一個(gè)就是不能防患于未然，當(dāng)檢查人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)問題的時(shí)候，一般都是問題已經(jīng)產(chǎn)生了，已經(jīng)能很明顯得通過肉眼來發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的焊縫開裂等問題。再一個(gè)就是每次機(jī)械維修人員檢查的時(shí)候都需要停機(jī)來檢查，對一些運(yùn)營非常忙碌的碼頭來說，機(jī)械維修人員的巡檢也并不能每次都非常好的執(zhí)行，在某些特別的情況下，還是會(huì)給生產(chǎn)讓路。

這個(gè)時(shí)候，通過電氣設(shè)備來監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)的狀態(tài)就會(huì)變得非常需要了。

2 通過電氣設(shè)備來監(jiān)測港口設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)

2.1 鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)需要的電氣變化量

鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)的好壞有哪些參數(shù)，這個(gè)問題一開始就是比較難的。我們機(jī)械設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)設(shè)備的時(shí)候都會(huì)反復(fù)計(jì)算和核對鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的拉力，下擾度等機(jī)械參數(shù)，這些點(diǎn)和這些機(jī)械參數(shù)就成了我們需要檢測鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)的檢測點(diǎn)和檢測電氣參數(shù)變化量。我們通過安裝應(yīng)變片和傳感器的方式，來測量這些機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)的拉力、振動(dòng)和溫度等參數(shù)，并以此來了解港口設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

2.2 電氣變化參數(shù)并非孤立的

電氣參數(shù)并非孤立的，因?yàn)闄C(jī)器是在一直運(yùn)行的，而且并不是一直在平穩(wěn)運(yùn)行中的。再拿人的身體來舉個(gè)例子，當(dāng)人處在平靜狀態(tài)的時(shí)候，心跳大概在60～100跳，但當(dāng)人產(chǎn)生不激烈的運(yùn)動(dòng)時(shí)候，心跳會(huì)上升到100～130跳，當(dāng)人產(chǎn)生激烈運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，心跳會(huì)變成130～180跳，甚至200跳，這些都是正常的，但我們不能說人的心跳在60～200跳都是正常的，因?yàn)樾枰饨绲囊蛩貋韰^(qū)分，就像人在平靜狀態(tài)的時(shí)候出現(xiàn)180跳心跳的時(shí)候，我們不能說正常。人的身體是這樣，港口的機(jī)械設(shè)備也是這樣，每一個(gè)電氣參數(shù)的變化量都需要加上機(jī)器運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)來區(qū)別對待。因?yàn)槲覀兊脑O(shè)備不可能一直處于平靜的狀態(tài)，我們需要來區(qū)分設(shè)備處于什么樣子的狀態(tài)中，是處于半負(fù)荷的狀態(tài)還是處于滿負(fù)荷的狀態(tài)，更有甚者設(shè)備還會(huì)出現(xiàn)一定程度的沖擊，比如，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，操作人員發(fā)現(xiàn)某個(gè)緊急狀況，按下緊停，設(shè)備突然停止，這個(gè)時(shí)候這些電氣變化的參數(shù)肯定會(huì)出現(xiàn)一個(gè)瞬間的尖峰脈沖，當(dāng)出現(xiàn)這個(gè)尖峰脈沖的時(shí)候，我們不能認(rèn)為設(shè)備有什么問題，因?yàn)樵谶@個(gè)緊停的情況下出現(xiàn)這個(gè)尖峰脈沖是很正常的。

2.3 每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)并不一樣

每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)并不一樣，這不僅僅是說卸船機(jī)和裝船機(jī)不一樣，裝船機(jī)和斗輪機(jī)不一樣，不同種類的設(shè)備肯定是不一樣的。同種設(shè)備不是一樣的。因?yàn)榫退闶峭N設(shè)備，不同規(guī)格肯定也會(huì)不一樣。同種設(shè)備，同種規(guī)格，同批次出廠的設(shè)備也是不一樣的，因?yàn)楦劭谠O(shè)備還是重型工業(yè)產(chǎn)品，產(chǎn)品整體精度不是很高，所以就算同種設(shè)備，同種規(guī)格，同批次出廠產(chǎn)品還是會(huì)不一樣的。在設(shè)備投入生產(chǎn)之后，不同的設(shè)備的作業(yè)量也不一樣，所以設(shè)備的狀態(tài)也不一樣。

2.4 設(shè)備狀態(tài)值的選取

當(dāng)我們測出港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)重要點(diǎn)的檢測變化量的時(shí)候，我們需要通過比較來確定這些變化量是處于正常的狀態(tài)，還是處于非正常的狀態(tài)。但就像前面所說的那樣，這些參考值都是變化的。比如橋式抓斗卸船機(jī)前大梁的拉力和下擾度就和抓斗的各個(gè)參數(shù)有密切的關(guān)系，抓斗和里面貨物的重量，抓斗運(yùn)行的速度和狀態(tài)，是處于加速還是處于勻速的狀態(tài)，有沒有疊加小車的運(yùn)行狀態(tài)，是否處于復(fù)合運(yùn)動(dòng)，還有抓斗在前大梁的位置，這些都會(huì)對前大梁某一點(diǎn)的拉力產(chǎn)生影響。當(dāng)我們有這么多的變量的時(shí)候，我們通過比較才能讓我們的檢測報(bào)告更準(zhǔn)確。在抓斗往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期里面，我們就選取一到兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)測出的參數(shù)進(jìn)行比較，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)的選取，我們一般選取單一運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，通過選取測量的時(shí)間點(diǎn)來規(guī)避復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的變化量，并且盡量選取線性的運(yùn)動(dòng)變化量，最好這個(gè)狀態(tài)還是平穩(wěn)運(yùn)行的時(shí)候，那我們在比較的時(shí)候就會(huì)省力很多，也會(huì)準(zhǔn)確很多。

2.5 設(shè)備狀態(tài)比較的正常參考值

很多人會(huì)說從機(jī)械設(shè)計(jì)者的計(jì)算中得來正常參考值的數(shù)值，但我們認(rèn)為機(jī)械設(shè)計(jì)的計(jì)算值并不是十分的準(zhǔn)確，因?yàn)闄C(jī)械的計(jì)算值通常計(jì)算的是主要鋼結(jié)構(gòu)，并不是所有結(jié)構(gòu)的計(jì)算。所以我們采取的是通過自身的比較，類似今天和昨天的比較，今年和去年的比較，來確定設(shè)備的狀態(tài)。我們一般在設(shè)備投產(chǎn)之后，穩(wěn)定運(yùn)行了一段時(shí)間，然后開始采樣各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)值，通過一段時(shí)間的監(jiān)測，測出這些點(diǎn)正常工作時(shí)的數(shù)據(jù)范圍，這個(gè)參考值就是后來我們拿來比較的正常參考值。當(dāng)然這些參考值并不能直接用來比較，還需要分析設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境來轉(zhuǎn)換成同一狀態(tài)下的數(shù)據(jù)才能用來比較。

監(jiān)測點(diǎn)除了和正常的參考值進(jìn)行比較還能自己和自己比較。一般港口的機(jī)械設(shè)備都是對稱的，就算不是完全對稱，大的部件也會(huì)是對稱的。對于對稱部件的監(jiān)測，我們一般也把監(jiān)測點(diǎn)對稱布置，這種設(shè)備左邊和右邊的比較也能反映出設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。再當(dāng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)一起來運(yùn)行一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備時(shí)，這兩個(gè)電機(jī)的監(jiān)測狀態(tài)之間的比較也可以反證出設(shè)備的狀態(tài)。

當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)值一直背離正常參考值或者左右對稱的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)值相差較大時(shí)，這個(gè)時(shí)候就需要我們的機(jī)械維修人員上設(shè)備，好好查查設(shè)備產(chǎn)生問題的原因了。

2.6 設(shè)備狀態(tài)的參考值的變化

設(shè)備狀態(tài)的參考值并非一直不變的，需要不斷更新和變化。所以，當(dāng)設(shè)備一直處于投產(chǎn)的狀態(tài)后，我們需要不斷對這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參考值進(jìn)行修訂。如果設(shè)備狀態(tài)的參考值一直不變，那監(jiān)測出來的數(shù)據(jù)和這個(gè)參考值之間就沒有比較的意義了。我們需要做的是類似今天的狀態(tài)和昨天比，而不是永遠(yuǎn)和初始狀態(tài)的時(shí)候比。所以設(shè)備狀態(tài)的參考值需要不斷修訂，但這個(gè)修訂的時(shí)間周期可以為1年，也可以為兩年。

總之，港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測可以讓我們更清楚地了解港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，減少人們對于機(jī)械維修人員巡檢的依賴性，減少碼頭設(shè)備的故障，防患于未然。把港口設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的狀態(tài)了解產(chǎn)生了從被動(dòng)到主動(dòng)的變化。以利于碼頭更好的運(yùn)營。

[1] 路海洪.設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)淺析[J].林業(yè)科技情報(bào) .2000，(02).