浅析港口设备钢结构状态的监测

顾良

（上海振华重工港机通用装备有限公司，上海 200125）

随着全球贸易量的不断增加，全球码头的吞度量不断上升，很多码头常年都处于非常忙碌的状态，很多码头设备都处于满负荷运行的状态，这个时候港口设备的稳定性就非常关键，一旦港口设备出现重大问题，就会对码头运营产生非常重大的影响。特别是港口设备的钢结构，一旦港口设备的钢结构出现问题，如焊缝开裂，钢结构出现裂纹，这个时候往往就需要很长的时间来修复问题，而且一旦修复的时间比较长，就会严重影响码头正常的运行。在这种情况下，对码头设备钢结构状态的监测就显得很重要了。

1 港口设备钢结构状态监测的现状

如今港口都会安排机械维修人员定期对港口机械设备进行检查，一般我们都把这个检查叫做巡检，巡检分为几种，每个班次结束是会有一次巡检，每艘船作业完之后也会进行一次巡检，这个巡检一般是通过机械维修人员到港口设备上去看，通过肉眼的识别来检查设备的钢结构状态。这个是如今港口检查设备钢结构状态的一般模式。这个模式在一定程度上可以检查出钢结构的问题，但这个模式也有缺点，一个是对检查人员的要求较高，检查人员自身的素质和工作的经验会对检查的结果产生很重要的影响，另一个就是不能防患于未然，当检查人员发现设备钢结构问题的时候，一般都是问题已经产生了，已经能很明显得通过肉眼来发现钢结构的焊缝开裂等问题。再一个就是每次机械维修人员检查的时候都需要停机来检查，对一些运营非常忙碌的码头来说，机械维修人员的巡检也并不能每次都非常好的执行，在某些特别的情况下，还是会给生产让路。

这个时候，通过电气设备来监测钢结构的状态就会变得非常需要了。

2 通过电气设备来监测港口设备的钢结构状态

2.1 钢结构状态需要的电气变化量

钢结构状态的好坏有哪些参数，这个问题一开始就是比较难的。我们机械设计人员在设计设备的时候都会反复计算和核对钢结构关键点的拉力，下扰度等机械参数，这些点和这些机械参数就成了我们需要检测钢结构状态的检测点和检测电气参数变化量。我们通过安装应变片和传感器的方式，来测量这些机械钢结构点的拉力、振动和温度等参数，并以此来了解港口设备的钢结构状态。

2.2 电气变化参数并非孤立的

电气参数并非孤立的，因为机器是在一直运行的，而且并不是一直在平稳运行中的。再拿人的身体来举个例子，当人处在平静状态的时候，心跳大概在60～100跳，但当人产生不激烈的运动时候，心跳会上升到100～130跳，当人产生激烈运动的时候，心跳会变成130～180跳，甚至200跳，这些都是正常的，但我们不能说人的心跳在60～200跳都是正常的，因为需要外界的因素来区分，就像人在平静状态的时候出现180跳心跳的时候，我们不能说正常。人的身体是这样，港口的机械设备也是这样，每一个电气参数的变化量都需要加上机器运行时的状态来区别对待。因为我们的设备不可能一直处于平静的状态，我们需要来区分设备处于什么样子的状态中，是处于半负荷的状态还是处于满负荷的状态，更有甚者设备还会出现一定程度的冲击，比如，设备在运行时，操作人员发现某个紧急状况，按下紧停，设备突然停止，这个时候这些电气变化的参数肯定会出现一个瞬间的尖峰脉冲，当出现这个尖峰脉冲的时候，我们不能认为设备有什么问题，因为在这个紧停的情况下出现这个尖峰脉冲是很正常的。

2.3 每台设备的状态并不一样

每台设备的状态并不一样，这不仅仅是说卸船机和装船机不一样，装船机和斗轮机不一样，不同种类的设备肯定是不一样的。同种设备不是一样的。因为就算是同种设备，不同规格肯定也会不一样。同种设备，同种规格，同批次出厂的设备也是不一样的，因为港口设备还是重型工业产品，产品整体精度不是很高，所以就算同种设备，同种规格，同批次出厂产品还是会不一样的。在设备投入生产之后，不同的设备的作业量也不一样，所以设备的状态也不一样。

2.4 设备状态值的选取

当我们测出港口设备钢结构重要点的检测变化量的时候，我们需要通过比较来确定这些变化量是处于正常的状态，还是处于非正常的状态。但就像前面所说的那样，这些参考值都是变化的。比如桥式抓斗卸船机前大梁的拉力和下扰度就和抓斗的各个参数有密切的关系，抓斗和里面货物的重量，抓斗运行的速度和状态，是处于加速还是处于匀速的状态，有没有叠加小车的运行状态，是否处于复合运动，还有抓斗在前大梁的位置，这些都会对前大梁某一点的拉力产生影响。当我们有这么多的变量的时候，我们通过比较才能让我们的检测报告更准确。在抓斗往复运动的一个周期里面，我们就选取一到两个时间点测出的参数进行比较，这个时间点的选取，我们一般选取单一运动的状态，通过选取测量的时间点来规避复杂运动的变化量，并且尽量选取线性的运动变化量，最好这个状态还是平稳运行的时候，那我们在比较的时候就会省力很多，也会准确很多。

2.5 设备状态比较的正常参考值

很多人会说从机械设计者的计算中得来正常参考值的数值，但我们认为机械设计的计算值并不是十分的准确，因为机械的计算值通常计算的是主要钢结构，并不是所有结构的计算。所以我们采取的是通过自身的比较，类似今天和昨天的比较，今年和去年的比较，来确定设备的状态。我们一般在设备投产之后，稳定运行了一段时间，然后开始采样各个监测点的数值，通过一段时间的监测，测出这些点正常工作时的数据范围，这个参考值就是后来我们拿来比较的正常参考值。当然这些参考值并不能直接用来比较，还需要分析设备运行的环境来转换成同一状态下的数据才能用来比较。

监测点除了和正常的参考值进行比较还能自己和自己比较。一般港口的机械设备都是对称的，就算不是完全对称，大的部件也会是对称的。对于对称部件的监测，我们一般也把监测点对称布置，这种设备左边和右边的比较也能反映出设备钢结构的状态。再当两台电动机一起来运行一个驱动设备时，这两个电机的监测状态之间的比较也可以反证出设备的状态。

当监测点的数值一直背离正常参考值或者左右对称的监测点数值相差较大时，这个时候就需要我们的机械维修人员上设备，好好查查设备产生问题的原因了。

2.6 设备状态的参考值的变化

设备状态的参考值并非一直不变的，需要不断更新和变化。所以，当设备一直处于投产的状态后，我们需要不断对这些设备的运行状态参考值进行修订。如果设备状态的参考值一直不变，那监测出来的数据和这个参考值之间就没有比较的意义了。我们需要做的是类似今天的状态和昨天比，而不是永远和初始状态的时候比。所以设备状态的参考值需要不断修订，但这个修订的时间周期可以为1年，也可以为两年。

总之，港口设备钢结构状态的监测可以让我们更清楚地了解港口设备钢结构的状态，减少人们对于机械维修人员巡检的依赖性，减少码头设备的故障，防患于未然。把港口设备钢结构的状态了解产生了从被动到主动的变化。以利于码头更好的运营。

[1] 路海洪.设备的状态监测和诊断技术浅析[J].林业科技情报 .2000，(02).