超期服役港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)及智能化改造

陳文強(qiáng)

（寧波鎮(zhèn)海港埠有限公司，浙江寧波 315200）

0 引言

港口是綜合交通的重要運(yùn)輸樞紐，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源和支撐，港口智能化是國家港口發(fā)展的大格局。在港口的運(yùn)營管理過程中，港口機(jī)械設(shè)備占有舉足輕重的地位，在科技更新的發(fā)展現(xiàn)狀下，智能自動(dòng)化設(shè)備不斷升級(jí)，種類數(shù)量逐漸增多，超期服役的港口機(jī)械設(shè)備已經(jīng)不能滿足經(jīng)濟(jì)時(shí)代的發(fā)展需要，迫切需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)和智能化改造。但是在國內(nèi)建成年代相對(duì)較早的港口，超齡服役機(jī)械設(shè)備的種類繁多，產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高，部分機(jī)械設(shè)備面臨缺失圖紙的問題，一些機(jī)械設(shè)備存在新舊焊接材料和單機(jī)控制系統(tǒng)無法升級(jí)和改造的難題。因此，相關(guān)企業(yè)要積極分析超齡服役港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)思路，以科學(xué)延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命，提升港口生產(chǎn)效率。

1 超期服役港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)思路

機(jī)械設(shè)備是港口作業(yè)的引擎，與港口經(jīng)濟(jì)效益直接掛鉤，因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備的數(shù)量眾多、種類復(fù)雜，因此機(jī)械設(shè)備的維修成為一項(xiàng)難題。如何保障超期服役港口機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)高效科學(xué)，可以遵循以下思路進(jìn)行。

（1）為了減緩機(jī)械設(shè)備劣化過程和故障發(fā)生，使機(jī)械設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，不僅要確?？茖W(xué)使用機(jī)械設(shè)備，還要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和清掃，定期檢查更換掉老舊零件，進(jìn)行檢測(cè)和診斷工作。

（2）在實(shí)施結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)之前，可以應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、溫度檢測(cè)診斷技術(shù)、無損傷檢測(cè)技術(shù)等，對(duì)港口超期服役涉及到的所有類別機(jī)械設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)缺陷的診斷和受力狀態(tài)的科學(xué)檢測(cè)，然后根據(jù)診斷和檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)地評(píng)估，進(jìn)而提出對(duì)應(yīng)的科學(xué)解決方案。

機(jī)械設(shè)備存在結(jié)構(gòu)缺陷一般有如下明顯特征：損傷會(huì)促使構(gòu)件在參數(shù)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生變化，故障潛在性發(fā)生，并且漸發(fā)式發(fā)展，在耗損性上呈現(xiàn)多樣性和模糊性。通過對(duì)缺陷構(gòu)件焊縫的裂紋、腐蝕、銹蝕等進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試，確定健康狀態(tài)指標(biāo)、失效模式的維修效果是否符合可靠標(biāo)準(zhǔn)，從而確定主要修復(fù)項(xiàng)目的方法。

在機(jī)械設(shè)備新舊材料成分與性能的分析方面，可以通過光譜分析和機(jī)械性能拉伸實(shí)驗(yàn)確定需要修復(fù)的材料成分，以此判斷新舊材料的機(jī)械性能，進(jìn)而選擇焊材。應(yīng)根據(jù)對(duì)構(gòu)建缺陷的檢測(cè)結(jié)果確定修復(fù)工藝，要詳細(xì)判定構(gòu)件的裂紋、腐蝕、銹蝕情況，涉及到焊接修復(fù)的工藝，建議首先建立局部修復(fù)的模型，然后對(duì)需要切除的缺陷構(gòu)件確定科學(xué)合理的優(yōu)化工藝，并制定對(duì)應(yīng)的工藝文件。在機(jī)械設(shè)備缺陷修復(fù)之后，還要通過對(duì)焊縫和修復(fù)效果進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，需要確認(rèn)焊接接頭部位、焊補(bǔ)部位的焊接質(zhì)量，同時(shí)對(duì)修復(fù)成功的修復(fù)部位和危險(xiǎn)部位的動(dòng)應(yīng)力做檢測(cè)[1]。

2 超期服役港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)智能化關(guān)鍵技術(shù)

2.1 智能潤滑系統(tǒng)工作原理

機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)和智能化改造，就是對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)代化改裝，根據(jù)相應(yīng)科學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)做改變或更新部件附件等，從而保障機(jī)械設(shè)備技術(shù)性能，尤其是針對(duì)高耗能和高污染的機(jī)械設(shè)備，通過科學(xué)智能的改造能夠?qū)崿F(xiàn)新的設(shè)備功能，提升港口作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益，避免超期服役機(jī)械設(shè)備造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。以寧波鎮(zhèn)海港埠有限公司現(xiàn)有設(shè)備為例，如果要對(duì)現(xiàn)有老舊超期服役港機(jī)設(shè)備進(jìn)行機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)智能化改造，就要明確所需要采用的關(guān)鍵技術(shù)。例如，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行智能潤滑系統(tǒng)的改造，將原本需要人工現(xiàn)場(chǎng)操作的手動(dòng)潤滑系統(tǒng)改造為可遠(yuǎn)端控制的以文本顯示及計(jì)算機(jī)顯示的自動(dòng)智能潤滑系統(tǒng)，將是屬于信息技術(shù)、控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)與潤滑高新技術(shù)的精密結(jié)合體，其系統(tǒng)優(yōu)劣在于控制系統(tǒng)的先進(jìn)性。在智能潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，潤滑方式采取集中方式進(jìn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)部位可在自動(dòng)與手動(dòng)潤滑間進(jìn)行切換，電動(dòng)泵潤滑系統(tǒng)屬于高壓類型，零部件規(guī)格統(tǒng)一，潤滑管路、防護(hù)罩、接頭材料、管路的材料和控制箱、接線盒、防護(hù)罩材料均為不銹鋼，機(jī)械設(shè)備上機(jī)軟管規(guī)格以雙層高壓橡膠軟管為主，線纜為多股銅芯軟線。

所有機(jī)械設(shè)備可設(shè)計(jì)安裝2 套獨(dú)立的智能潤滑系統(tǒng)，所有潤滑點(diǎn)均納入到潤滑系統(tǒng)中，由智能潤滑系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)潤滑，每套智能潤滑系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)中擁有系統(tǒng)指揮中心控制箱，能夠控制油站的啟動(dòng)停止，電磁給油器的運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)信息收集，同時(shí)監(jiān)控潤滑點(diǎn)的潤滑狀態(tài)，調(diào)節(jié)潤滑時(shí)間、油量和故障。油站負(fù)責(zé)將潤滑脂輸送到各管路中，通過管路及電磁給油器輸送至潤滑點(diǎn)。電磁給油器屬于潤滑系統(tǒng)的執(zhí)行端，主控在指令送達(dá)后其控制油閥進(jìn)行開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)供油，流量傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潤滑點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，是信號(hào)傳輸?shù)淖罨締卧?。所有分配器作用于電磁給油器輸出管路，拓展?jié)櫥c(diǎn)，裝有動(dòng)作監(jiān)測(cè)開關(guān)，一旦主管路漏油或潤滑點(diǎn)堵塞就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

2.2 智能潤滑系統(tǒng)工作特點(diǎn)

在智能系統(tǒng)工作時(shí)，堆料機(jī)匹配2 套料位雷達(dá)、2 套探測(cè)雷達(dá)、2 套北斗定位系統(tǒng)，取料機(jī)匹配5 套料位雷達(dá)、4 套探測(cè)雷達(dá)和1 套北斗定位系統(tǒng)。取料機(jī)料位雷達(dá)和探測(cè)雷達(dá)在數(shù)據(jù)采集成功后，通過服務(wù)器擬合垛堆模型，根據(jù)取料機(jī)作業(yè)量變化刷新數(shù)據(jù)，生成模型后進(jìn)行數(shù)控管理，實(shí)時(shí)顯示基本信息。堆料機(jī)在北斗定位系統(tǒng)和料位雷達(dá)、探測(cè)雷達(dá)的指揮下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)堆垛和半自動(dòng)取料，這個(gè)過程需要人工干預(yù)。智能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)分布式采集和控制，同時(shí)具備自動(dòng)重啟功能，通過工控電腦系統(tǒng)和總線進(jìn)行數(shù)控，在模塊控制方面保證系統(tǒng)穩(wěn)定正常工作。智能系統(tǒng)自動(dòng)記錄工作和故障情況，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)定量打油并檢測(cè)加油點(diǎn)工況、生成詳細(xì)工作記錄，一旦系統(tǒng)故障就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)[2]。

3 超期服役港口機(jī)械設(shè)備智能化改造技術(shù)

在改造過程中，要始終將方案作為重要技術(shù)導(dǎo)向，管理認(rèn)知和參與方式的主要目的在于提升超期服役港口機(jī)械設(shè)備的整體經(jīng)濟(jì)效益，降低原始成本投產(chǎn)，在改造的過程中要充分依托浙江省、行業(yè)乃至國際交流，吸收引進(jìn)先進(jìn)的改造技術(shù)，使用超高技術(shù)、檔案、監(jiān)測(cè)設(shè)備作為改造前提，提升改造效率和質(zhì)量。針對(duì)智能化改造要求，可以從機(jī)械動(dòng)力結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)和傳動(dòng)技術(shù)改造方面，降低超期服役機(jī)械設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)建精細(xì)化改造體系，包括燃料運(yùn)行一體化智能管控系統(tǒng)、機(jī)器人巡護(hù)盤料系統(tǒng)、輸煤廊道皮帶機(jī)巡檢系統(tǒng)、堆取料機(jī)無人作業(yè)系統(tǒng)等。對(duì)于改造體系所使用的機(jī)械設(shè)備，必須定期進(jìn)行潤滑和緊固，通過檢測(cè)進(jìn)行改造和清潔。

對(duì)堆料機(jī)和取料機(jī)灑水抑塵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行改造，可以實(shí)現(xiàn)超期服役港口機(jī)械設(shè)備的智能化改造。堆料機(jī)和取料機(jī)的灑水抑塵系統(tǒng)由上水裝置、不銹鋼水箱、空壓機(jī)、水泵、管路、手動(dòng)閥門、電磁閥、過濾器、單向閥門、自動(dòng)泄水閥門、壓力表、水位計(jì)、保溫系統(tǒng)等組成。灑水抑塵系統(tǒng)主要由地面水栓供水，機(jī)上用水可以直接從地面進(jìn)行供水，也可以用機(jī)上增壓泵從水箱供水，只要設(shè)置不同對(duì)應(yīng)的切換閥門即可。此外還能根據(jù)不同的情況實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和手動(dòng)控制，不定期連結(jié)給水箱供水。整機(jī)清潔可以采用高壓清潔裝置，運(yùn)用電加熱保溫系統(tǒng)防止水箱管路凍結(jié)，使用過濾器保證水質(zhì)質(zhì)量同時(shí)避免噴嘴堵塞，使用噴嘴進(jìn)行霧化抑塵，所有電氣元件必須符合IEC 國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

堆料機(jī)、取料機(jī)智能灑水抑塵系統(tǒng)工作方式均為連續(xù)工作方式，可以進(jìn)行無人作業(yè)管控，進(jìn)行智能改造之后能夠讓設(shè)備按照標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)作業(yè)，解決散貨料場(chǎng)堆取料作業(yè)要求高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作員健康與安全隱患多、流程效率低下等問題。堆料機(jī)取料機(jī)智能抑塵系統(tǒng)的抑塵點(diǎn)主要在尾車膠帶至漏斗轉(zhuǎn)接處、懸臂帶式輸送機(jī)受料處漏斗、懸臂帶式輸送機(jī)密閉導(dǎo)料槽、斗輪取料區(qū)域、斗輪至懸臂帶式輸送機(jī)受料處漏斗及導(dǎo)料槽、地面帶式輸送機(jī)受料處密閉導(dǎo)料槽等位置，有時(shí)還需要配置不銹鋼水箱、多級(jí)離心水泵和實(shí)心錐形噴霧噴嘴。

在供水/泄水方面，主要由地面上水供水，上水栓設(shè)置有上水口閥門、水管卷盤，除塵用水可以直接采取地面供水的方式，也可以采取機(jī)上水泵進(jìn)行水箱供水的方式，同時(shí)設(shè)置對(duì)應(yīng)的閥門供切換使用，以便于根據(jù)不同的情況進(jìn)行人工方式的連接，實(shí)現(xiàn)從水箱進(jìn)行供水。在回轉(zhuǎn)平臺(tái)和中心漏斗位置和懸臂的頭部漏斗周邊設(shè)置有高壓沖洗裝置，同時(shí)預(yù)留出高壓軟管的管道接口，并附帶20 m 軟管（高壓），水泵和管道均設(shè)置自動(dòng)類型的泄水閥門，供停止噴水之后的泄水操作使用[4]。

4 結(jié)論

關(guān)于超期服役港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)及智能化改造技術(shù)，文中在系統(tǒng)分析之后已經(jīng)提出相應(yīng)結(jié)構(gòu)缺陷修復(fù)研究思路，總結(jié)出其智能潤滑系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和智能化改造技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。堆料機(jī)取料機(jī)在單機(jī)控制的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)智能化改造，改造后的運(yùn)行情況安全可靠、穩(wěn)定無異常，采用此改造研究思路能夠有效延長港口超期服役機(jī)械設(shè)備的使用壽命，改善港口的工作環(huán)境和工作質(zhì)量，大大提升節(jié)能降耗效能和生產(chǎn)效率，節(jié)約資金投入，符合國家智慧港口的建設(shè)發(fā)展方針。