智能集中潤滑系統(tǒng)在橋式抓斗卸船機(jī)應(yīng)用的研究與實踐

0引言

隨著全球貿(mào)易的蓬勃發(fā)展和物流行業(yè)的快速進(jìn)步,港口作為連接海陸交通的樞紐,其作業(yè)效率與成本控制成為行業(yè)競爭的關(guān)鍵。橋式抓斗卸船機(jī)作為大型散貨碼頭的主力卸船工具,其健康狀態(tài)對于追求卸船效率的大型散貨港口有著重要意義。卸船機(jī)不僅長期處于海港碼頭前沿多鹽霧等易受侵蝕的環(huán)境中,各工作機(jī)構(gòu)還經(jīng)常面臨高速、重載等惡劣的工況,工作機(jī)構(gòu)的重要軸承、關(guān)節(jié)鉸軸的健康狀態(tài)面臨巨大挑戰(zhàn),對設(shè)備的運行造成額外的負(fù)擔(dān)。根據(jù)實踐經(jīng)驗,橋式抓斗卸船機(jī)運轉(zhuǎn)過程中60%以上的機(jī)械故障源于潤滑不良^[1]。為了使卸船機(jī)整機(jī)工作機(jī)構(gòu)潤滑點得到及時、科學(xué)的潤滑,降低人工維護(hù)成本,提升設(shè)備管理效率,湄洲灣港羅嶼作業(yè)區(qū)在4臺3000 t/h橋式抓斗卸船機(jī)上應(yīng)用了分布式智能集中潤滑系統(tǒng)。

1傳統(tǒng)潤滑模式的局限性

橋式抓斗卸船機(jī)的工作機(jī)構(gòu)多,對應(yīng)在單臺設(shè)備上一般有數(shù)百個潤滑點位,且比較分散,給巡檢維護(hù)帶來了極大的困難,勞動強(qiáng)度大。傳統(tǒng)的潤滑方式有采用人工手動潤滑及半自動潤滑,其存在的缺點主要有以下幾方面^[2]:

1)效率較低,需要多人配合,安全性低。以鋼絲繩潤滑為例,為保證安全,需要降低設(shè)備的運行速度,在一人手動潤滑鋼絲繩的同時需要其他人員監(jiān)護(hù)并配合,人力資源需求大,同時也存在安全風(fēng)險。

2)存在潤滑盲點。為確保潤滑到位及效果,理論上應(yīng)在機(jī)構(gòu)運轉(zhuǎn)時進(jìn)行潤滑,但機(jī)構(gòu)運行時潤滑難以保證潤滑人員的人身安全,因此以實際效果而論,傳統(tǒng)的潤滑方式會存在盲點及效果不佳的情況。

3)潤滑效果受潤滑維護(hù)人員的水平影響。傳統(tǒng)的人工潤滑及半自動潤滑是靠維護(hù)人員進(jìn)行操作,而維護(hù)人員的操作水平、熟練度、責(zé)任心各不相同,最終潤滑的效果也無法有效保證。

4)與生產(chǎn)沖突。設(shè)備的潤滑周期根據(jù)設(shè)備的使用率來調(diào)整,生產(chǎn)繁忙時往往是設(shè)備故障的頻發(fā)期,而為了保證設(shè)備各主要功能正常,受人力影響,潤滑工作往往無法繼續(xù),從而導(dǎo)致潤滑工作滯后,開始“拼設(shè)備”。

5)人工成本提高。人工成本的提高也進(jìn)一步迫使管理人員探索新的潤滑方式。

2羅嶼作業(yè)區(qū)卸船機(jī)智能集中潤滑方案及原理

為解決傳統(tǒng)潤滑模式存在的問題,湄洲灣港羅嶼作業(yè)區(qū)在1#~4#橋式抓斗卸船機(jī)上引入了分布式智能集中潤滑系統(tǒng),并取得了顯著成效。所謂分布式智能集中潤滑系統(tǒng)即控制臺集中控制端部泵站給油,通過智能化終端控制系統(tǒng)集中管理各工作機(jī)構(gòu)的自動給油維護(hù)工作,給油端通過管路、分配器分布在卸船機(jī)單機(jī)上各潤滑保養(yǎng)點,該系統(tǒng)大大減少了人工巡檢和維護(hù)的工作量,提高了潤滑效率^[3]。同時,系統(tǒng)能夠確保潤滑點的及時、準(zhǔn)確潤滑,避免了因潤滑不良導(dǎo)致的設(shè)備故障,降低維護(hù)成本。

根據(jù)卸船機(jī)的結(jié)構(gòu)特點及各機(jī)構(gòu)運動部件的潤滑要求,卸船機(jī)整機(jī)潤滑架構(gòu)設(shè)計共設(shè)置3套獨立的智能潤滑系統(tǒng),每套系統(tǒng)采用工業(yè)控制平板電腦和485總線采集控制模塊實現(xiàn)分布式采集和控制,能夠?qū)崿F(xiàn)直接對潤滑點以及潤滑點組分配器定時定量加油,同時檢測重要潤滑點的工作狀況,產(chǎn)生詳細(xì)的日志記錄;司機(jī)室設(shè)置故障與低油位顯示、聲光報警及急停操作開關(guān),操作司機(jī)可以第一時間操控系統(tǒng)和處理出現(xiàn)的問題。

單臺卸船機(jī)上設(shè)置3套智能潤滑系統(tǒng),具體排布方案按工作機(jī)構(gòu)分類如下:

1)大車行走機(jī)構(gòu)智能潤滑系統(tǒng):包括海陸兩側(cè)行走機(jī)構(gòu)的車輪軸承、平衡梁鉸點軸承,每側(cè)48個潤滑點,前后接料板起落滑輪軸承等28個潤滑點,共計124個潤滑點。潤滑泵站安裝于大車行走機(jī)構(gòu)陸側(cè)平衡梁處。

2)大梁塔架智能潤滑系統(tǒng):包括機(jī)器房內(nèi)的起升、開閉、小車、俯仰機(jī)構(gòu)的潤滑及各托繩小車、肩梁、前大梁、塔架等處滑輪、托輥的潤滑,共計133個潤滑點。潤滑泵站安裝于后大梁左側(cè)處。

3)主小車智能潤滑系統(tǒng):包括主小車架上起升、開閉4個大滑輪、4個水平輪、4個車輪、鋼絲繩托繩軸承等潤滑,共24個潤滑點。潤滑泵站安裝于主小車處。

上述單機(jī)潤滑點按接入方式統(tǒng)計如表1所示。

全套系統(tǒng)包含電控子系統(tǒng)和潤滑油脂供給子系統(tǒng),電控子系統(tǒng)包含主控制柜和電磁閥箱,潤滑油脂供給子系統(tǒng)包含供油泵、供油管道、潤滑油控閥模組及少量分配器。主控制柜內(nèi)主要包含高可靠性工業(yè)控制平板電腦、485總線采集控制模塊和油泵電機(jī)保護(hù)與控制系統(tǒng)以及蓄電系統(tǒng)。潤滑油控閥模組由電 磁閥組、電磁閥動作感應(yīng)限位、I/O模塊組成。電氣柜 與電磁閥箱的I/O模塊通過485通信線進(jìn)行通信,控制電磁閥的輸出,并通過電磁閥限位進(jìn)行信號反饋。電磁閥動作,將油脂送至各分配器,在分配器上設(shè)有感應(yīng)限位,用于對分配器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。在油路上設(shè)有溢流閥及壓力傳感器,溢流閥用于卸荷、溢流,壓力傳感器采用模擬量信號,用于對油路的油壓進(jìn)行監(jiān)視,并將信號傳送至I/O模塊,避免系統(tǒng)過壓,從而對系統(tǒng)進(jìn)行電氣和機(jī)械的雙重保護(hù)。如果潤滑點堵塞導(dǎo)致壓力異常,或者分配器工作異常,異常信號將立即反饋至控制系統(tǒng)并發(fā)出報警信號。系統(tǒng)主要參數(shù)如表2所示。

以大車行走機(jī)構(gòu)部分為例,系統(tǒng)原理示意如圖1所示。

3 智能集中潤滑系統(tǒng)操作方法

整個智能潤滑系統(tǒng)分為三種模式:Auto模式、 Manual模式及維修模式。Auto模式為系統(tǒng)的默認(rèn)工作模式,任何時候系統(tǒng)啟動首先進(jìn)入Auto模式。 Manual模式及維修模式為輔助模式,Manual模式是對Auto模式的補(bǔ)充,允許根據(jù)現(xiàn)場加油情況對指定加油點進(jìn)行人工干預(yù)加油。維修模式用于手動排除故障時使用。同時,Auto模式下包含修復(fù)模式,能夠自動修復(fù)的故障在Auto模式下空閑時間自動修復(fù)。

3.1 Auto模式

智能潤滑系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)下為Auto模式,系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備工況設(shè)定好默認(rèn)參數(shù)后,無須人為干預(yù),根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)自動為各潤滑點往復(fù)注油。每個潤滑點的智能分配器均可單獨設(shè)置加油量。每個潤滑點的智能分配器潤滑周期與相對應(yīng)的機(jī)構(gòu)實現(xiàn)聯(lián)鎖控制,設(shè)備每個工作機(jī)構(gòu)正常工作時,系統(tǒng)可以同步進(jìn)行潤滑。另外,系統(tǒng)還針對南方季節(jié)溫差的特點,為潤滑工作設(shè)計了兩套參數(shù),預(yù)設(shè)了夏季和冬季模式,當(dāng)環(huán)境溫度過低時,系統(tǒng)可自動切換冬季模式。

Auto模式下所有主要的加油信息均在控制臺畫面顯示,顯示內(nèi)容包括當(dāng)前選擇需要加油的點、閥限位信息、分配器限位信息、加油狀態(tài)信息、系統(tǒng)油壓信息及主要系統(tǒng)狀態(tài)信息。具體說明如圖2所示。

1:顯示當(dāng)前工作狀態(tài)。沒有加油點時閃爍顯示“[系統(tǒng)]等待加油”,顏色白色;有加油點正在加油時閃爍顯示“[加油點名稱]正在加油”,顏色黃色;正在維修時閃爍顯示“[系統(tǒng)]正在修復(fù)中”,可在底部狀態(tài)窗口查詢修復(fù)點位情況。

2:指示閥限位的接通狀態(tài)。

3:以圖形方式顯示當(dāng)前加油點的狀態(tài)信息,加油時相應(yīng)的加油點閃爍顯示,加油成功顯示為白色,加油失敗顯示為黃色,如果當(dāng)前加油點禁止加油顯示為青色。

4:指示分配器限位的接通狀態(tài)。

5:顯示當(dāng)前在加油隊列中的加油點。

6:顯示當(dāng)前系統(tǒng)的主要信息,正常綠色,不正常時紅色閃爍顯示;“油位正?！碧幍陀臀粫r顯示“低油位”,紅色閃爍;“電機(jī)正?！碧庪姍C(jī)過載時顯示“電機(jī)故障”,紅色閃爍;“壓力正?！碧幭到y(tǒng)壓力高時顯示“系統(tǒng)差壓”,系統(tǒng)壓力低時顯示“系統(tǒng)低壓”,紅色閃爍;“打油正?！碧幋嬖陂L期未打油的點時顯示“長期未打油”,紅色閃爍,具體未打油的點在維修模式窗口中查詢。

7:指示泵運行的狀態(tài)。

8:顯示當(dāng)前系統(tǒng)壓力。

9:點擊相應(yīng)的模塊區(qū)域,彈出當(dāng)前模塊的加油點信息,Auto模式下只用于顯示。

3.2ManuaI模式

Manual模式為自動模式的補(bǔ)充,可以在操作界面中 從Auto 模 式 窗口切 換 至Manual 模式窗口 。 Manual模式主要是手動操控潤滑控制系統(tǒng)進(jìn)行注油,Manual模式下任意潤滑點的智能分配器可單獨選擇,并手動設(shè)置任意潤滑點的智能分配器加油量及工作壓力,任意選擇單個或多個潤滑點的智能分配器進(jìn)行潤滑。系統(tǒng)可對所有潤滑點的智能潤滑分配器進(jìn)行一鍵選擇,全部潤滑點完成潤滑工作后自動返回到Auto模式。

3.3維修模式

系統(tǒng)發(fā)生故障時,可在維修模式下查詢具體故障信息,并由維保人員對系統(tǒng)進(jìn)行初步故障復(fù)位,如修復(fù)失敗,可能存在硬件方面的故障,需要人為介入維修。

4結(jié)束語

以往港機(jī)設(shè)備采用傳統(tǒng)的人工手動潤滑模式,而本系統(tǒng)的應(yīng)用,不僅大大節(jié)省了每年需投入的維護(hù)人工成本(約20萬元),同時也可以確保港機(jī)設(shè)備在作業(yè)的狀態(tài)下同步進(jìn)行潤滑,既節(jié)省了保養(yǎng)時間,也提高了潤滑保養(yǎng)的實際效果。另外,因減少了手動操作,也提高了潤滑工作的安全性。

但從現(xiàn)場實踐經(jīng)驗來看,本系統(tǒng)相對整機(jī)控制系統(tǒng)來說是一個獨立的系統(tǒng),主機(jī)系統(tǒng)讀取潤滑系統(tǒng)的實時狀態(tài)存在困難,為港區(qū)設(shè)備的一體化監(jiān)控、維護(hù)、人機(jī)交互界面設(shè)置帶來些許不便。未來,隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展,智能集中潤滑系統(tǒng)有望實現(xiàn)更加精準(zhǔn)、高效的潤滑管理,為港口物流行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

[參考文獻(xiàn)]

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2024年第20期第11篇