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

摘要：基于傳統(tǒng)潤(rùn)滑模式在橋式抓斗卸船機(jī)維護(hù)中的局限性，對(duì)湄洲灣港羅嶼作業(yè)區(qū)4臺(tái)橋式抓斗卸船機(jī)應(yīng)用的分布式智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了研究，對(duì)智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行原理、操作方法及改進(jìn)空間進(jìn)行了深入分析，介紹了該系統(tǒng)在提升設(shè)備潤(rùn)滑效率、降低維護(hù)成本方面的實(shí)際效果。

關(guān)鍵詞：橋式抓斗卸船機(jī)；分布式；智能集中潤(rùn)滑；自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：U653.928+.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1671-0797（2024）20-0050-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.20.011

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(jìng)爭(zhēng)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(duì)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(zhǎng)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(duì)設(shè)備的運(yùn)行造成額外的負(fù)擔(dān)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，橋式抓斗卸船機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中60%以上的機(jī)械故障源于潤(rùn)滑不良[1]。為了使卸船機(jī)整機(jī)工作機(jī)構(gòu)潤(rùn)滑點(diǎn)得到及時(shí)、科學(xué)的潤(rùn)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(tái)3 000 t/h橋式抓斗卸船機(jī)上應(yīng)用了分布式智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)潤(rùn)滑模式的局限性

橋式抓斗卸船機(jī)的工作機(jī)構(gòu)多，對(duì)應(yīng)在單臺(tái)設(shè)備上一般有數(shù)百個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)位，且比較分散，給巡檢維護(hù)帶來了極大的困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑方式有采用人工手動(dòng)潤(rùn)滑及半自動(dòng)潤(rùn)滑，其存在的缺點(diǎn)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(rùn)滑為例，為保證安全，需要降低設(shè)備的運(yùn)行速度，在一人手動(dòng)潤(rùn)滑鋼絲繩的同時(shí)需要其他人員監(jiān)護(hù)并配合，人力資源需求大，同時(shí)也存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）存在潤(rùn)滑盲點(diǎn)。為確保潤(rùn)滑到位及效果，理論上應(yīng)在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑，但機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)潤(rùn)滑難以保證潤(rùn)滑人員的人身安全，因此以實(shí)際效果而論，傳統(tǒng)的潤(rùn)滑方式會(huì)存在盲點(diǎn)及效果不佳的情況。

3）潤(rùn)滑效果受潤(rùn)滑維護(hù)人員的水平影響。傳統(tǒng)的人工潤(rùn)滑及半自動(dòng)潤(rùn)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(rùn)滑的效果也無法有效保證。

4）與生產(chǎn)沖突。設(shè)備的潤(rùn)滑周期根據(jù)設(shè)備的使用率來調(diào)整，生產(chǎn)繁忙時(shí)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(rùn)滑工作往往無法繼續(xù)，從而導(dǎo)致潤(rùn)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(rùn)滑方式。

2 羅嶼作業(yè)區(qū)卸船機(jī)智能集中潤(rùn)滑方案及原理

為解決傳統(tǒng)潤(rùn)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(rùn)滑系統(tǒng)，并取得了顯著成效。所謂分布式智能集中潤(rùn)滑系統(tǒng)即控制臺(tái)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(dòng)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(rùn)滑保養(yǎng)點(diǎn)，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(rùn)滑效率[3]。同時(shí)，系統(tǒng)能夠確保潤(rùn)滑點(diǎn)的及時(shí)、準(zhǔn)確潤(rùn)滑，避免了因潤(rùn)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(diǎn)及各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑要求，卸船機(jī)整機(jī)潤(rùn)滑架構(gòu)設(shè)計(jì)共設(shè)置3套獨(dú)立的智能潤(rùn)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(shí)現(xiàn)分布式采集和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)直接對(duì)潤(rùn)滑點(diǎn)以及潤(rùn)滑點(diǎn)組分配器定時(shí)定量加油，同時(shí)檢測(cè)重要潤(rùn)滑點(diǎn)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(bào)警及急停操作開關(guān)，操作司機(jī)可以第一時(shí)間操控系統(tǒng)和處理出現(xiàn)的問題。

單臺(tái)卸船機(jī)上設(shè)置3套智能潤(rùn)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(rùn)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(diǎn)軸承，每側(cè)48個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，前后接料板起落滑輪軸承等28個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，共計(jì)124個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。潤(rùn)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(rùn)滑系統(tǒng)：包括機(jī)器房?jī)?nèi)的起升、開閉、小車、俯仰機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑及各托繩小車、肩梁、前大梁、塔架等處滑輪、托輥的潤(rùn)滑，共計(jì)133個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。潤(rùn)滑泵站安裝于后大梁左側(cè)處。

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

上述單機(jī)潤(rùn)滑點(diǎn)按接入方式統(tǒng)計(jì)如表1所示。

全套系統(tǒng)包含電控子系統(tǒng)和潤(rùn)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(rùn)滑油脂供給子系統(tǒng)包含供油泵、供油管道、潤(rùn)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(rùn)滑油控閥模組由電磁閥組、電磁閥動(dòng)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(hào)反饋。電磁閥動(dòng)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(duì)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(hào)，用于對(duì)油路的油壓進(jìn)行監(jiān)視，并將信號(hào)傳送至I/O模塊，避免系統(tǒng)過壓，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行電氣和機(jī)械的雙重保護(hù)。如果潤(rùn)滑點(diǎn)堵塞導(dǎo)致壓力異常，或者分配器工作異常，異常信號(hào)將立即反饋至控制系統(tǒng)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。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(rùn)滑系統(tǒng)操作方法

整個(gè)智能潤(rùn)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(shí)候系統(tǒng)啟動(dòng)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(duì)Auto模式的補(bǔ)充，允許根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)加油情況對(duì)指定加油點(diǎn)進(jìn)行人工干預(yù)加油。維修模式用于手動(dòng)排除故障時(shí)使用。同時(shí)，Auto模式下包含修復(fù)模式，能夠自動(dòng)修復(fù)的故障在Auto模式下空閑時(shí)間自動(dòng)修復(fù)。

3.1 Auto模式

智能潤(rùn)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(dòng)為各潤(rùn)滑點(diǎn)往復(fù)注油。每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的智能分配器均可單獨(dú)設(shè)置加油量。每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的智能分配器潤(rùn)滑周期與相對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，設(shè)備每個(gè)工作機(jī)構(gòu)正常工作時(shí)，系統(tǒng)可以同步進(jìn)行潤(rùn)滑。另外，系統(tǒng)還針對(duì)南方季節(jié)溫差的特點(diǎn)，為潤(rùn)滑工作設(shè)計(jì)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(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換冬季模式。

Auto模式下所有主要的加油信息均在控制臺(tái)畫面顯示，顯示內(nèi)容包括當(dāng)前選擇需要加油的點(diǎn)、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(diǎn)時(shí)閃爍顯示“[系統(tǒng)]等待加油”，顏色白色；有加油點(diǎn)正在加油時(shí)閃爍顯示“[加油點(diǎn)名稱]正在加油”，顏色黃色；正在維修時(shí)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(diǎn)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(diǎn)的狀態(tài)信息，加油時(shí)相應(yīng)的加油點(diǎn)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(diǎn)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(duì)列中的加油點(diǎn)。

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

7：指示泵運(yùn)行的狀態(tài)。

8：顯示當(dāng)前系統(tǒng)壓力。

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

3.2 Manual模式

Manual模式為自動(dòng)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(dòng)操控潤(rùn)滑控制系統(tǒng)進(jìn)行注油，Manual模式下任意潤(rùn)滑點(diǎn)的智能分配器可單獨(dú)選擇，并手動(dòng)設(shè)置任意潤(rùn)滑點(diǎn)的智能分配器加油量及工作壓力，任意選擇單個(gè)或多個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)的智能分配器進(jìn)行潤(rùn)滑。系統(tǒng)可對(duì)所有潤(rùn)滑點(diǎn)的智能潤(rùn)滑分配器進(jìn)行一鍵選擇，全部潤(rùn)滑點(diǎn)完成潤(rùn)滑工作后自動(dòng)返回到Auto模式。

3.3 維修模式

系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可在維修模式下查詢具體故障信息，并由維保人員對(duì)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(dòng)潤(rùn)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(shí)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(rùn)滑，既節(jié)省了保養(yǎng)時(shí)間，也提高了潤(rùn)滑保養(yǎng)的實(shí)際效果。另外，因減少了手動(dòng)操作，也提高了潤(rùn)滑工作的安全性。

但從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，本系統(tǒng)相對(duì)整機(jī)控制系統(tǒng)來說是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，主機(jī)系統(tǒng)讀取潤(rùn)滑系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(rùn)滑系統(tǒng)有望實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、高效的潤(rùn)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)]

[1] 梁作學(xué).智能潤(rùn)滑系統(tǒng)在港口設(shè)備中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2016，16（1）：141-143.

[2] 周虹伯.港口智能潤(rùn)滑設(shè)備健康管理系統(tǒng)[J].港口裝卸，2019（2）：50-51.

[3] 李巍偉，丁炳乙.智能潤(rùn)滑系統(tǒng)在港口門座起重機(jī)中的應(yīng)用[J].港口裝卸，2017（1）：25-27.

收稿日期：2024-05-27

作者簡(jiǎn)介：卓曉君（1989—），男，福建福州人，工程師，主要從事港口機(jī)械管理、港口裝卸工藝審查等工作。