張 林

（天津港第一港埠有限公司，天津 300456）

0 引言

港口中超期服役機(jī)器裝備的種類多樣，生產(chǎn)安全隱患大，部分機(jī)械裝備有新老焊接材料及單機(jī)控制體系不能升級(jí)和改造的問(wèn)題。所以，公司應(yīng)對(duì)超期服役港口機(jī)械裝備構(gòu)造欠缺的修整思路進(jìn)行剖析，以便機(jī)械裝備的使用年限得到科學(xué)增長(zhǎng)，使港口生產(chǎn)率提高。

1 工程概況

項(xiàng)目計(jì)劃將南區(qū)5#～7#泊位改建成兩個(gè)50 000 t、一個(gè)10 000 t 的專業(yè)化煤炭泊位，一期出口煤的年設(shè)計(jì)吞吐量是2500 萬(wàn)噸，二期可達(dá)4000 萬(wàn)噸。該項(xiàng)目總規(guī)模為13 臺(tái)的大型港口機(jī)械設(shè)備的改裝工作，包括編號(hào)S1-S5 堆料機(jī)5 臺(tái)及編號(hào)為R1-R4、R5、R7-R9 取料機(jī)8 臺(tái)。13 臺(tái)機(jī)器涵蓋3 個(gè)時(shí)代（分別為80、90、00）6 個(gè)型號(hào)，在改造期間存在圖紙不足、焊接新老材料等諸多困難。

2 超齡服役港口機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀

港口施工東區(qū)現(xiàn)有大型機(jī)器13 臺(tái)需移到施工南區(qū)升級(jí)改造，1986 年S1 堆料機(jī)投入使用（圖1），至今已運(yùn)轉(zhuǎn)30 余年，左邊臂架銷軸沒(méi)有潤(rùn)滑油，銷軸和銅套卡在一起，銷軸上出現(xiàn)麻點(diǎn)和嚴(yán)重孔蝕現(xiàn)象，臂架底部鋼構(gòu)造有嚴(yán)重生銹腐蝕及變形情況。吊卸期間，不能從L 架鉸點(diǎn)支座將側(cè)銷軸拔出，應(yīng)切斷鉸點(diǎn)支座讓臂架和L 架分開(kāi)，等臂架放到地面后進(jìn)行去銹、打磨和錘擊等處理，然后拔出銷軸。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)無(wú)潤(rùn)滑，銷軸和銅套連接面已出現(xiàn)嚴(yán)重麻點(diǎn)和孔蝕，鉸點(diǎn)鋼構(gòu)造有嚴(yán)重的生銹腐蝕。所以改造之前，應(yīng)先收集和測(cè)試這類結(jié)構(gòu)故障欠缺處的受力情況，再按照測(cè)試成果測(cè)評(píng)構(gòu)造的健康狀況同時(shí)給出相應(yīng)對(duì)策，最后對(duì)焊縫進(jìn)行外形測(cè)試、無(wú)損測(cè)試和應(yīng)用期間的動(dòng)應(yīng)力檢測(cè)，以判定其修理結(jié)果是否安全可靠[1]。

圖1 港口堆料機(jī)

3 超齡服役港口機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)弊端修復(fù)計(jì)劃

3.1 結(jié)構(gòu)欠缺的部位、種類及受力情況的收集和測(cè)試

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和實(shí)測(cè)，處理問(wèn)題如下：①測(cè)試和分析構(gòu)件裂痕種類；②檢查和分析構(gòu)件腐蝕狀況；③檢驗(yàn)和分析銹蝕狀況；④檢驗(yàn)和判定其余種類的欠缺。

3.2 構(gòu)造健康情況測(cè)評(píng)和修理辦法計(jì)劃

經(jīng)理論分析和運(yùn)算，處理下面4 個(gè)問(wèn)題：①構(gòu)造健康狀況指標(biāo)和測(cè)評(píng)體系；②分析構(gòu)造無(wú)效形式和影響；③明確重點(diǎn)修理內(nèi)容的辦法；④港口堆取料機(jī)構(gòu)造欠缺測(cè)評(píng)和修理計(jì)劃。

3.3 修復(fù)技術(shù)方案

以測(cè)試成果和理論研究為基礎(chǔ)，給出修復(fù)技術(shù)方案。

（1）根據(jù)構(gòu)件的欠缺部位和種類，明確修理計(jì)劃：①修理構(gòu)件裂痕。按照構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)裂痕狀態(tài)（如貫穿性裂痕、部分表面裂痕和裂痕大小等）制定相應(yīng)修理計(jì)劃（如割除改換新構(gòu)件、去除裂痕后焊接修補(bǔ)等）；②修理構(gòu)件的腐蝕。按照構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)腐蝕狀況（如腐蝕坑的樣式、尺寸、厚度和分布狀況等）制定相應(yīng)的修理計(jì)劃（如割除改換新構(gòu)件、去除裂痕后焊接修補(bǔ)等）；③修理構(gòu)件的銹蝕。按照構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)銹蝕狀態(tài)（如銹蝕厚度和分布狀況等）制定相應(yīng)的修理計(jì)劃（如割除改換新構(gòu)件、去除裂痕后焊接修補(bǔ)等）[2]。

（2）焊接修復(fù)技術(shù)的優(yōu)化與技術(shù)文件擬定：①對(duì)部分修復(fù)位置進(jìn)行數(shù)學(xué)建模；②在割除過(guò)程中，分析對(duì)應(yīng)割除構(gòu)件的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形狀況，制定合適的割除技術(shù)計(jì)劃；③對(duì)焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和焊接變樣狀況進(jìn)行分析，對(duì)焊接技術(shù)計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化；④擬定焊接技術(shù)文件。

3.4 修理效果測(cè)試

對(duì)焊縫進(jìn)行外形測(cè)試、無(wú)損測(cè)試和應(yīng)用期間的動(dòng)應(yīng)力檢測(cè)：①測(cè)試和分析修理后焊接接頭的位置和焊接修補(bǔ)位置，保證修理質(zhì)量；②在完成修理應(yīng)用時(shí)，檢查修理位置和危險(xiǎn)位置結(jié)構(gòu)的動(dòng)應(yīng)力情況，確保修理質(zhì)量。

4 超齡服役港口機(jī)械設(shè)備智能潤(rùn)滑系統(tǒng)改造

4.1 系統(tǒng)組成及工作原理

當(dāng)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)收集分析技術(shù)及當(dāng)代潤(rùn)滑技術(shù)組合在一起形成堆料機(jī)、取料機(jī)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的可靠性和簡(jiǎn)潔性及記錄系統(tǒng)各類工作數(shù)據(jù)、分析解決辦法是影響智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的重要因素。取、堆料機(jī)各配置2 套單獨(dú)的智能潤(rùn)滑系統(tǒng)，配置3 套單獨(dú)的智能潤(rùn)滑系統(tǒng)于裝船機(jī)，智能潤(rùn)滑系統(tǒng)包含全部裝備的全部潤(rùn)滑點(diǎn)，通過(guò)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)自行潤(rùn)滑。各套智能潤(rùn)滑系統(tǒng)均含有觸摸式工控機(jī)的本地電子控制箱，能夠單獨(dú)運(yùn)行，在本地觸摸屏上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定和操縱，并根據(jù)事先設(shè)置的打油時(shí)間及數(shù)量自行打油。在各潤(rùn)滑分支上都能設(shè)置打油數(shù)量及時(shí)間。每個(gè)潤(rùn)滑泵站單獨(dú)運(yùn)行，互不干擾，將打油及故障狀況具體記錄下來(lái)。各泵站都配有若干電磁閥模組（3 口、4 口、5口或6 口）。電磁閥模組流出的油先按相同數(shù)量或成比例通過(guò)逐步分配器分配后，然后傳送至各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。全部分配器都安裝動(dòng)作監(jiān)測(cè)按鈕。主管路出現(xiàn)漏油或任一潤(rùn)滑點(diǎn)出現(xiàn)阻塞，均可引起潤(rùn)滑系統(tǒng)報(bào)警[3]。

堆料機(jī)、取料機(jī)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)包括：潤(rùn)滑泵站、主管路、電磁閥模組、分支管路、逐步式分配器和智能潤(rùn)滑控制體系。泵站送出潤(rùn)滑油，經(jīng)主管路輸送到每個(gè)電磁閥模組的油入口，此時(shí)若開(kāi)啟其中一個(gè)電磁閥，潤(rùn)滑油由對(duì)應(yīng)的分支管路注入至對(duì)應(yīng)的潤(rùn)滑點(diǎn)（或逐步式分配器，通過(guò)分配器按照一定比例準(zhǔn)確分配好然后輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)）。實(shí)際工作中，一個(gè)泵站同時(shí)僅有一個(gè)電磁閥打開(kāi)，因此各條油路都是單獨(dú)的，和別的油路互不干擾。

該系統(tǒng)選用工控機(jī)與RS485 總線收集控制模組完成對(duì)所有裝備的智能潤(rùn)滑控制線路的分布收集與控制，可以按時(shí)、按量給每個(gè)加油點(diǎn)加油，可對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)加油點(diǎn)的工作情況進(jìn)行測(cè)試，生成具體的日志記錄，并在系統(tǒng)產(chǎn)生問(wèn)題時(shí)可發(fā)出警報(bào)，保證準(zhǔn)時(shí)將充足的潤(rùn)滑油加到加油點(diǎn)。并且系統(tǒng)具備自動(dòng)重新啟動(dòng)性能，在工控機(jī)和RS485 數(shù)據(jù)收集控制模組間通信中止20 s以上后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)斷電，10 s 后重新送電，以保證系統(tǒng)長(zhǎng)久平穩(wěn)運(yùn)行。

該系統(tǒng)由電控分系統(tǒng)與潤(rùn)滑油供應(yīng)分系統(tǒng)組成。電控分系統(tǒng)包括：泵站當(dāng)?shù)仉娍叵?、RS485 總線收集控制模組。各電控箱中的主要部分有高性能工控機(jī)、RS485 總線收集控制模組及邏輯電路。RS485 收集控制模組、電磁閥和接近開(kāi)關(guān)構(gòu)成泵站外面的各電磁閥箱。設(shè)置在各逐步式分配器上的行動(dòng)指令接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)分配器不工作時(shí)可向主控制系統(tǒng)反應(yīng)信號(hào)，并發(fā)出警報(bào)。

4.2 堆料機(jī)、取料機(jī)和裝船機(jī)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)的特征

（1）該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，在多數(shù)港口大機(jī)械使用場(chǎng)合中能全部替代雙線與單線潤(rùn)滑系統(tǒng)。1 套智能潤(rùn)滑系統(tǒng)能向以潤(rùn)滑泵為圓心的100 m 半徑區(qū)域中數(shù)以千計(jì)潤(rùn)滑點(diǎn)提供潤(rùn)滑油。在主管路與電纜能觸及的位置安裝電磁閥模組，能在電磁閥后端與潤(rùn)滑點(diǎn)相接，還能與逐步式分配器相接。在具有IP55 防護(hù)級(jí)別的防護(hù)箱中安裝電磁閥模組，能承受任何旋轉(zhuǎn)甚至強(qiáng)度區(qū)域中的極速旋轉(zhuǎn)。

（2）智能潤(rùn)滑系統(tǒng)能按照用戶需求進(jìn)行操縱界面的設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑位置定名。用戶的應(yīng)用習(xí)慣、潤(rùn)滑管理標(biāo)準(zhǔn)等，都能根據(jù)需求在軟件中編寫(xiě)。系統(tǒng)使用和整個(gè)裝備布置相吻合的操作界面，操縱容易、直觀（圖2）。

圖2 智能潤(rùn)滑系統(tǒng)操作界面

（3）系統(tǒng)主控使用ARM 系列工控機(jī)、WINCE 操縱系統(tǒng)及RS485 總線控制構(gòu)架，安裝壓力、油位等各類測(cè)試反饋裝備。軟件采用直觀的圖樣界面，并提供清晰的文本菜單，讓顧客可通過(guò)文字理解。同時(shí)對(duì)后臺(tái)進(jìn)行周密的監(jiān)測(cè)并分析運(yùn)作數(shù)據(jù)，在運(yùn)作數(shù)據(jù)反常時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入精密運(yùn)作形式，完成具體的自動(dòng)檢測(cè)與維修，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題時(shí)，就會(huì)發(fā)送警報(bào)。

（4）具體的日志記錄功用。日志分級(jí)呈現(xiàn)，包含了加油記錄、運(yùn)作記錄、故障記錄、行動(dòng)壓力時(shí)序記錄等，為修復(fù)系統(tǒng)和查找生產(chǎn)管理提供參考，累積的數(shù)據(jù)也能用來(lái)統(tǒng)計(jì)分析以增強(qiáng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的利用率。

（5）智能潤(rùn)滑系統(tǒng)無(wú)背壓，無(wú)主分配器阻力，潤(rùn)滑泵能向潤(rùn)滑點(diǎn)（或終端分配器）施加直接壓力，且管路壓力能隨著阻力的增加或減少而變化。就是隨溫度下降管路壓力自動(dòng)升高，隨溫度升高管路壓力自動(dòng)下降。所以在同一要求下溫度和距離有很好的實(shí)用性。

5 智能灑水除塵噴淋抑塵系統(tǒng)改造技術(shù)

堆、取料機(jī)智能灑水除塵噴淋抑塵系統(tǒng)主要包括進(jìn)水設(shè)備、水箱、空壓機(jī)、水泵、管路、噴嘴、手動(dòng)閥、電磁閥、單向閥、自動(dòng)排水閥、過(guò)濾器、壓力計(jì)、流量表、液位計(jì)、電伴熱和保溫系統(tǒng)等，地面供應(yīng)水用進(jìn)水栓，機(jī)上用水可由地上提供水源或由水箱用水泵供應(yīng)。該設(shè)備有遠(yuǎn)程自動(dòng)與現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)兩種功能，自動(dòng)方式下能在駕駛室開(kāi)關(guān)系統(tǒng)、手動(dòng)方式下能用水泵周圍的本地操控箱上手動(dòng)開(kāi)關(guān)水泵和電磁閥。駕駛室操縱臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)操縱箱安裝水泵工作指示燈與液面指示燈，駕駛員能按材料含水率、天氣情況和揚(yáng)塵狀況來(lái)調(diào)節(jié)噴灑水量，達(dá)到環(huán)境保護(hù)要求[4]。

供水及泄水技術(shù)如下：①?gòu)牡孛孢M(jìn)水栓為大機(jī)器給水，進(jìn)水口接頭布置于上水栓，水管卷盤(pán)安裝在大機(jī)門腿位置行走臺(tái)車上。機(jī)上除塵用水由地面直接供應(yīng)或由水箱用水泵提供，并安裝對(duì)應(yīng)切換閥，駕駛員應(yīng)按真實(shí)狀況不定時(shí)人為接通給水箱供應(yīng)；②將高壓沖刷安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、中央漏斗和懸臂頭部漏斗四周，預(yù)先保留管道接口，并配有高壓軟管20 m；③將自動(dòng)排水閥安裝于水泵及管道底部，結(jié)束噴水后可自行排水。

6 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)超期服役港口機(jī)械設(shè)備構(gòu)造欠缺修復(fù)工藝的研究思路進(jìn)行系統(tǒng)分析，并對(duì)超期服役堆料機(jī)、取料機(jī)智能潤(rùn)滑系統(tǒng)及智能灑水除塵系統(tǒng)改造技術(shù)進(jìn)行概括，取得下列論斷：①經(jīng)分析機(jī)械構(gòu)造欠缺和新老原料焊接主要工藝，完成對(duì)超期服役大型港口堆、取料機(jī)構(gòu)造健康情況評(píng)價(jià)，制定修復(fù)技術(shù)計(jì)劃，并對(duì)構(gòu)造欠缺修復(fù)位置實(shí)施成果檢驗(yàn)；②對(duì)超期服役堆、取料機(jī)舊有潤(rùn)滑系統(tǒng)存在的不足，進(jìn)行有關(guān)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了大機(jī)從人工潤(rùn)滑到智能化的轉(zhuǎn)變，使系統(tǒng)智能程度提高；③通過(guò)對(duì)超期服役堆、取料機(jī)灑水噴淋情況進(jìn)行驗(yàn)證，重新對(duì)其設(shè)計(jì)，完成大機(jī)從單一沖刷功用到智能灑水噴淋抑塵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，使港口環(huán)境品質(zhì)得到改進(jìn)，提高節(jié)能效益；④在常規(guī)工作條件下可有效增加超期服役港口機(jī)械設(shè)備的使用年限，減少單位能源消耗，提升工作效率，與智慧港口開(kāi)發(fā)策略相一致。