超期服役港口機械設備結構缺陷修復及智能化改造

陳文強

（寧波鎮海港埠有限公司，浙江寧波 315200）

0 引言

港口是綜合交通的重要運輸樞紐，是社會經濟發展的重要戰略資源和支撐，港口智能化是國家港口發展的大格局。在港口的運營管理過程中，港口機械設備占有舉足輕重的地位，在科技更新的發展現狀下，智能自動化設備不斷升級，種類數量逐漸增多，超期服役的港口機械設備已經不能滿足經濟時代的發展需要，迫切需要進行結構缺陷修復和智能化改造。但是在國內建成年代相對較早的港口，超齡服役機械設備的種類繁多，產生的安全風險系數較高，部分機械設備面臨缺失圖紙的問題，一些機械設備存在新舊焊接材料和單機控制系統無法升級和改造的難題。因此，相關企業要積極分析超齡服役港口機械設備結構缺陷修復思路，以科學延長機械設備的使用壽命，提升港口生產效率。

1 超期服役港口機械設備結構缺陷修復思路

機械設備是港口作業的引擎，與港口經濟效益直接掛鉤，因為機械設備的數量眾多、種類復雜，因此機械設備的維修成為一項難題。如何保障超期服役港口機械設備的結構缺陷修復高效科學，可以遵循以下思路進行。

（1）為了減緩機械設備劣化過程和故障發生，使機械設備處于良好的運行狀態，不僅要確保科學使用機械設備，還要對機械設備進行定期維護和清掃，定期檢查更換掉老舊零件，進行檢測和診斷工作。

（2）在實施結構缺陷修復之前，可以應用電子技術、計算機技術、機械振動檢測技術、溫度檢測診斷技術、無損傷檢測技術等，對港口超期服役涉及到的所有類別機械設備進行結構缺陷的診斷和受力狀態的科學檢測，然后根據診斷和檢測的結果進行科學地評估，進而提出對應的科學解決方案。

機械設備存在結構缺陷一般有如下明顯特征：損傷會促使構件在參數結構上產生變化，故障潛在性發生，并且漸發式發展，在耗損性上呈現多樣性和模糊性。通過對缺陷構件焊縫的裂紋、腐蝕、銹蝕等進行科學的檢測、實驗、測試，確定健康狀態指標、失效模式的維修效果是否符合可靠標準，從而確定主要修復項目的方法。

在機械設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械性能拉伸實驗確定需要修復的材料成分，以此判斷新舊材料的機械性能，進而選擇焊材。應根據對構建缺陷的檢測結果確定修復工藝，要詳細判定構件的裂紋、腐蝕、銹蝕情況，涉及到焊接修復的工藝，建議首先建立局部修復的模型，然后對需要切除的缺陷構件確定科學合理的優化工藝，并制定對應的工藝文件。在機械設備缺陷修復之后，還要通過對焊縫和修復效果進行檢測試驗，需要確認焊接接頭部位、焊補部位的焊接質量，同時對修復成功的修復部位和危險部位的動應力做檢測[1]。

2 超期服役港口機械設備結構智能化關鍵技術

2.1 智能潤滑系統工作原理

機械設備的結構缺陷修復和智能化改造，就是對機械設備進行現代化改裝，根據相應科學經驗對現有結構做改變或更新部件附件等，從而保障機械設備技術性能，尤其是針對高耗能和高污染的機械設備，通過科學智能的改造能夠實現新的設備功能，提升港口作業效率和經濟效益，避免超期服役機械設備造成的巨大經濟損失。以寧波鎮海港埠有限公司現有設備為例，如果要對現有老舊超期服役港機設備進行機械設備結構智能化改造，就要明確所需要采用的關鍵技術。例如，對現有設備進行智能潤滑系統的改造，將原本需要人工現場操作的手動潤滑系統改造為可遠端控制的以文本顯示及計算機顯示的自動智能潤滑系統，將是屬于信息技術、控制技術和大數據技術與潤滑高新技術的精密結合體，其系統優劣在于控制系統的先進性。在智能潤滑系統設計中，潤滑方式采取集中方式進行，轉動部位可在自動與手動潤滑間進行切換，電動泵潤滑系統屬于高壓類型，零部件規格統一，潤滑管路、防護罩、接頭材料、管路的材料和控制箱、接線盒、防護罩材料均為不銹鋼，機械設備上機軟管規格以雙層高壓橡膠軟管為主，線纜為多股銅芯軟線。

所有機械設備可設計安裝2 套獨立的智能潤滑系統，所有潤滑點均納入到潤滑系統中，由智能潤滑系統進行自動潤滑，每套智能潤滑系統在結構中擁有系統指揮中心控制箱，能夠控制油站的啟動停止，電磁給油器的運行和現場信息收集，同時監控潤滑點的潤滑狀態，調節潤滑時間、油量和故障。油站負責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。電磁給油器屬于潤滑系統的執行端，主控在指令送達后其控制油閥進行開啟和關閉，實現供油，流量傳感器實時監測潤滑點的運行狀態，是信號傳輸的最基本單元。所有分配器作用于電磁給油器輸出管路，拓展潤滑點，裝有動作監測開關，一旦主管路漏油或潤滑點堵塞就會發出警報。

2.2 智能潤滑系統工作特點

在智能系統工作時，堆料機匹配2 套料位雷達、2 套探測雷達、2 套北斗定位系統，取料機匹配5 套料位雷達、4 套探測雷達和1 套北斗定位系統。取料機料位雷達和探測雷達在數據采集成功后，通過服務器擬合垛堆模型，根據取料機作業量變化刷新數據，生成模型后進行數控管理，實時顯示基本信息。堆料機在北斗定位系統和料位雷達、探測雷達的指揮下，能夠實現自動堆垛和半自動取料，這個過程需要人工干預。智能系統能夠實現分布式采集和控制，同時具備自動重啟功能，通過工控電腦系統和總線進行數控，在模塊控制方面保證系統穩定正常工作。智能系統自動記錄工作和故障情況，能夠實現定時定量打油并檢測加油點工況、生成詳細工作記錄，一旦系統故障就會及時發出警報[2]。

3 超期服役港口機械設備智能化改造技術

在改造過程中，要始終將方案作為重要技術導向，管理認知和參與方式的主要目的在于提升超期服役港口機械設備的整體經濟效益，降低原始成本投產，在改造的過程中要充分依托浙江省、行業乃至國際交流，吸收引進先進的改造技術，使用超高技術、檔案、監測設備作為改造前提，提升改造效率和質量。針對智能化改造要求，可以從機械動力結構、電氣系統和傳動技術改造方面，降低超期服役機械設備的安全風險，構建精細化改造體系，包括燃料運行一體化智能管控系統、機器人巡護盤料系統、輸煤廊道皮帶機巡檢系統、堆取料機無人作業系統等。對于改造體系所使用的機械設備，必須定期進行潤滑和緊固，通過檢測進行改造和清潔。

對堆料機和取料機灑水抑塵系統的關鍵技術進行改造，可以實現超期服役港口機械設備的智能化改造。堆料機和取料機的灑水抑塵系統由上水裝置、不銹鋼水箱、空壓機、水泵、管路、手動閥門、電磁閥、過濾器、單向閥門、自動泄水閥門、壓力表、水位計、保溫系統等組成。灑水抑塵系統主要由地面水栓供水，機上用水可以直接從地面進行供水，也可以用機上增壓泵從水箱供水，只要設置不同對應的切換閥門即可。此外還能根據不同的情況實現遠程控制和手動控制，不定期連結給水箱供水。整機清潔可以采用高壓清潔裝置，運用電加熱保溫系統防止水箱管路凍結，使用過濾器保證水質質量同時避免噴嘴堵塞，使用噴嘴進行霧化抑塵，所有電氣元件必須符合IEC 國際電工委員會標準[3]。

堆料機、取料機智能灑水抑塵系統工作方式均為連續工作方式，可以進行無人作業管控，進行智能改造之后能夠讓設備按照標準自動作業，解決散貨料場堆取料作業要求高、勞動強度大、操作員健康與安全隱患多、流程效率低下等問題。堆料機取料機智能抑塵系統的抑塵點主要在尾車膠帶至漏斗轉接處、懸臂帶式輸送機受料處漏斗、懸臂帶式輸送機密閉導料槽、斗輪取料區域、斗輪至懸臂帶式輸送機受料處漏斗及導料槽、地面帶式輸送機受料處密閉導料槽等位置，有時還需要配置不銹鋼水箱、多級離心水泵和實心錐形噴霧噴嘴。

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，也可以采取機上水泵進行水箱供水的方式，同時設置對應的閥門供切換使用，以便于根據不同的情況進行人工方式的連接，實現從水箱進行供水。在回轉平臺和中心漏斗位置和懸臂的頭部漏斗周邊設置有高壓沖洗裝置，同時預留出高壓軟管的管道接口，并附帶20 m 軟管（高壓），水泵和管道均設置自動類型的泄水閥門，供停止噴水之后的泄水操作使用[4]。

4 結論

關于超期服役港口機械設備結構缺陷修復及智能化改造技術，文中在系統分析之后已經提出相應結構缺陷修復研究思路，總結出其智能潤滑系統的關鍵技術和智能化改造技術經驗。堆料機取料機在單機控制的同時可以實現智能化改造，改造后的運行情況安全可靠、穩定無異常，采用此改造研究思路能夠有效延長港口超期服役機械設備的使用壽命，改善港口的工作環境和工作質量，大大提升節能降耗效能和生產效率，節約資金投入，符合國家智慧港口的建設發展方針。