淺析港口設備鋼結構狀態的監測

顧良

（上海振華重工港機通用裝備有限公司，上海 200125）

隨著全球貿易量的不斷增加，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，很多碼頭設備都處于滿負荷運行的狀態，這個時候港口設備的穩定性就非常關鍵，一旦港口設備出現重大問題，就會對碼頭運營產生非常重大的影響。特別是港口設備的鋼結構，一旦港口設備的鋼結構出現問題，如焊縫開裂，鋼結構出現裂紋，這個時候往往就需要很長的時間來修復問題，而且一旦修復的時間比較長，就會嚴重影響碼頭正常的運行。在這種情況下，對碼頭設備鋼結構狀態的監測就顯得很重要了。

1 港口設備鋼結構狀態監測的現狀

如今港口都會安排機械維修人員定期對港口機械設備進行檢查，一般我們都把這個檢查叫做巡檢，巡檢分為幾種，每個班次結束是會有一次巡檢，每艘船作業完之后也會進行一次巡檢，這個巡檢一般是通過機械維修人員到港口設備上去看，通過肉眼的識別來檢查設備的鋼結構狀態。這個是如今港口檢查設備鋼結構狀態的一般模式。這個模式在一定程度上可以檢查出鋼結構的問題，但這個模式也有缺點，一個是對檢查人員的要求較高，檢查人員自身的素質和工作的經驗會對檢查的結果產生很重要的影響，另一個就是不能防患于未然，當檢查人員發現設備鋼結構問題的時候，一般都是問題已經產生了，已經能很明顯得通過肉眼來發現鋼結構的焊縫開裂等問題。再一個就是每次機械維修人員檢查的時候都需要停機來檢查，對一些運營非常忙碌的碼頭來說，機械維修人員的巡檢也并不能每次都非常好的執行，在某些特別的情況下，還是會給生產讓路。

這個時候，通過電氣設備來監測鋼結構的狀態就會變得非常需要了。

2 通過電氣設備來監測港口設備的鋼結構狀態

2.1 鋼結構狀態需要的電氣變化量

鋼結構狀態的好壞有哪些參數，這個問題一開始就是比較難的。我們機械設計人員在設計設備的時候都會反復計算和核對鋼結構關鍵點的拉力，下擾度等機械參數，這些點和這些機械參數就成了我們需要檢測鋼結構狀態的檢測點和檢測電氣參數變化量。我們通過安裝應變片和傳感器的方式，來測量這些機械鋼結構點的拉力、振動和溫度等參數，并以此來了解港口設備的鋼結構狀態。

2.2 電氣變化參數并非孤立的

電氣參數并非孤立的，因為機器是在一直運行的，而且并不是一直在平穩運行中的。再拿人的身體來舉個例子，當人處在平靜狀態的時候，心跳大概在60～100跳，但當人產生不激烈的運動時候，心跳會上升到100～130跳，當人產生激烈運動的時候，心跳會變成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，因為需要外界的因素來區分，就像人在平靜狀態的時候出現180跳心跳的時候，我們不能說正常。人的身體是這樣，港口的機械設備也是這樣，每一個電氣參數的變化量都需要加上機器運行時的狀態來區別對待。因為我們的設備不可能一直處于平靜的狀態，我們需要來區分設備處于什么樣子的狀態中，是處于半負荷的狀態還是處于滿負荷的狀態，更有甚者設備還會出現一定程度的沖擊，比如，設備在運行時，操作人員發現某個緊急狀況，按下緊停，設備突然停止，這個時候這些電氣變化的參數肯定會出現一個瞬間的尖峰脈沖，當出現這個尖峰脈沖的時候，我們不能認為設備有什么問題，因為在這個緊停的情況下出現這個尖峰脈沖是很正常的。

2.3 每臺設備的狀態并不一樣

每臺設備的狀態并不一樣，這不僅僅是說卸船機和裝船機不一樣，裝船機和斗輪機不一樣，不同種類的設備肯定是不一樣的。同種設備不是一樣的。因為就算是同種設備，不同規格肯定也會不一樣。同種設備，同種規格，同批次出廠的設備也是不一樣的，因為港口設備還是重型工業產品，產品整體精度不是很高，所以就算同種設備，同種規格，同批次出廠產品還是會不一樣的。在設備投入生產之后，不同的設備的作業量也不一樣，所以設備的狀態也不一樣。

2.4 設備狀態值的選取

當我們測出港口設備鋼結構重要點的檢測變化量的時候，我們需要通過比較來確定這些變化量是處于正常的狀態，還是處于非正常的狀態。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前大梁的拉力和下擾度就和抓斗的各個參數有密切的關系，抓斗和里面貨物的重量，抓斗運行的速度和狀態，是處于加速還是處于勻速的狀態，有沒有疊加小車的運行狀態，是否處于復合運動，還有抓斗在前大梁的位置，這些都會對前大梁某一點的拉力產生影響。當我們有這么多的變量的時候，我們通過比較才能讓我們的檢測報告更準確。在抓斗往復運動的一個周期里面，我們就選取一到兩個時間點測出的參數進行比較，這個時間點的選取，我們一般選取單一運動的狀態，通過選取測量的時間點來規避復雜運動的變化量，并且盡量選取線性的運動變化量，最好這個狀態還是平穩運行的時候，那我們在比較的時候就會省力很多，也會準確很多。

2.5 設備狀態比較的正常參考值

很多人會說從機械設計者的計算中得來正常參考值的數值，但我們認為機械設計的計算值并不是十分的準確，因為機械的計算值通常計算的是主要鋼結構，并不是所有結構的計算。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，來確定設備的狀態。我們一般在設備投產之后，穩定運行了一段時間，然后開始采樣各個監測點的數值，通過一段時間的監測，測出這些點正常工作時的數據范圍，這個參考值就是后來我們拿來比較的正常參考值。當然這些參考值并不能直接用來比較，還需要分析設備運行的環境來轉換成同一狀態下的數據才能用來比較。

監測點除了和正常的參考值進行比較還能自己和自己比較。一般港口的機械設備都是對稱的，就算不是完全對稱，大的部件也會是對稱的。對于對稱部件的監測，我們一般也把監測點對稱布置，這種設備左邊和右邊的比較也能反映出設備鋼結構的狀態。再當兩臺電動機一起來運行一個驅動設備時，這兩個電機的監測狀態之間的比較也可以反證出設備的狀態。

當監測點的數值一直背離正常參考值或者左右對稱的監測點數值相差較大時，這個時候就需要我們的機械維修人員上設備，好好查查設備產生問題的原因了。

2.6 設備狀態的參考值的變化

設備狀態的參考值并非一直不變的，需要不斷更新和變化。所以，當設備一直處于投產的狀態后，我們需要不斷對這些設備的運行狀態參考值進行修訂。如果設備狀態的參考值一直不變，那監測出來的數據和這個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和昨天比，而不是永遠和初始狀態的時候比。所以設備狀態的參考值需要不斷修訂，但這個修訂的時間周期可以為1年，也可以為兩年。

總之，港口設備鋼結構狀態的監測可以讓我們更清楚地了解港口設備鋼結構的狀態，減少人們對于機械維修人員巡檢的依賴性，減少碼頭設備的故障，防患于未然。把港口設備鋼結構的狀態了解產生了從被動到主動的變化。以利于碼頭更好的運營。

[1] 路海洪.設備的狀態監測和診斷技術淺析[J].林業科技情報 .2000，(02).