探究港口机械电气系统的可靠性设计

2022-02-07李海峰LIHaifeng

价值工程 2022年1期

李海峰LI Hai-feng

（上海振华重工（集团）有限公司，上海 200125）

0 引言

在全球化经济趋势的不断发展，我国开始与其他国家保持密切的联系。因此，港口机械电气系统运行机制也得到了快速的发展。港口机械电气系统以高科技为切入点，将电气控制设备连接到工作台上，确保设计的可靠性。港口机电系统涉及内容和工作环境相当复杂，需要分析目前的机电系统。在实际工作中，港口机械电气系统主要以继电器为主，控制内部模式复杂，导致实际效率极易产生过多的能源消耗。因此，为了为港区作业创造良好的环境，必须不断提高港口机械电气系统可靠性运行水平。

1 港口机械设备配置概述

港口轮胎式起重机，由两个门框和下梁组成，并由橡胶轮胎作为重力支撑。它可以在通道平台上进行水平和线性运行，同时可实现垂直旋转90°的运行。其主要的起重装置，安装在设备的吊钩上方。为了能更好的控制吊具的升降，起重机的主吊钩设计成只能在升降平衡梁时完成一小段行程，而其它部件可以实现自由升降。在进行吊装任务时，起升和安放悬挂部件时，可以快速调度到指定装运的位置。它还能够应用于端口工作流，实现了生产效率、速度和灵活性的整体提升。对于电气支撑的相关机械设备，需要也有同样的要求。制动设备在高度方面，需要机械设备的开关、变压器和电机等电气元件必须满足操作要求。对于港口机器设备来说，大部分都是户外工作，运行环境较差。港口设备在运行过程中，由于其随机性高，对于做好电气安全管理尤为重要，并且应注意安全、保护和故障诊断功能。

2 港口机械电气系统可靠性设计

2.1 电气传动系统的设计

在港口机械电气系统设计中，必须调整交流绕组感应转子电阻的速度。这类操作可以直观地进行管理工作，降低维护成本。可根据起重机的承载能力，合理调整转子的电阻，并采用PLC 系统代替逻辑控制，保证电气系统的运行安全，提高整个系统和设备的自动化水平，保证了设备的运行安全性和可靠性。交流异步电动机运行中，要改进交流电动机的通用方法，提高调速的范围和标准，开发连续控制方法，保证控制的平稳运行。这类方法在初期投资较大，生产工艺较为复杂。使用变频速率控制方法来提高整体稳定性，采用平滑速率控制细化具体的发展方向，以提高管理的效率和质量。在调节管理中，可采用涡流调节制动率的方法，控制直流励磁。通过配套感应电机和控制涡流，对制动器进行改进，确保涡流制动器在低速下使用。

2.2 电气照明系统设计

在港口设备电气照明系统设计中，必须做好照明灯具的选择，实现节能设计的目标，选择最佳的灯具，以提高整体照明设计效率和质量。在选择灯具中，由于港口设备的照明系统在运行中受到机械运行的影响，需要选择功率较大的灯具，以此来扩大照明面积。可在结构区使用金卤灯，在辅助区选择节能灯，以提高系统的节能应用效果，确保在满足照明的情况下不影响其设计效果。港口机械电气照明系统在长期运行中，会消耗大量的电力，不仅会增加成本，还会违反港口运营和生产要求。因此，在设计工作中，必须坚持节能原则，采用系统类型、管理类型和考核类型的方法，降低系统能耗，并确保优化设计各个方面的合规性。正常情况下，设备照明系统需要确保可以正常运行和熄灭，也可用于现场的维修和应急作业。设计要综合考虑照明的各个方面，划分系统类型，在严格指导下，提高照明系统设计效果。对于港口设备的照明系统，在运行中属于强电流系统，在触电方面存在安全隐患。因此，在设计工作中，需要结合要求和内容，创建合理的控制系统，以保证整个电气照明的安全性和可靠性。同时，设计人员还需要做好绝缘设计，完善保护管理，结合电气照明系统的性能，建立智能保护管理机制，确保整体管理的可靠性和效率。在照明优化项目中，还需要根据照明系统的类型进行多种设计和改造，以此来形成良好的协调机制。

2.3 PLC 控制系统的起重机控制系统

PLC 控制系统的工作原理是利用可编程存储器进行程序的精确计算和控制，通过输入输出控制机械操作来完成生产过程。在控制系统中，PLC 控制的工作原理与计算机几乎相同，港口机械电气系统组成部分与计算机没有太大区别。在使用PLC 控制系统时，需要采集样品，样品的形状有不同的压力和限位开关等标志。在收集到样本后，技术人员需要执行下一步流程，逐步完成检索源信息。港口机械采用PLC 控制系统，降低了传统港口设备运行中的高能耗问题，同时还可以降低系统运行的电力消耗，提高港口机械设备的运行效率。将PLC 控制系统集成到港口机械设备中，这对于港口的日常和管理来说非常重要。

以港口机械上的起重机控制系统为例，在港口起重机电气中引入PLC 控制系统，使用起重机入口和出口点作为执行指令。使用该指令控制起重机和其他功能。由于PLC 控制系统的改进，港口起重机的工作效率和速度都得到了提高。现代化的港口机械设备主要应用功能是可以满足港口的实际作业需要。随着应用市场需求的增加，控制系统的类型也有不同的特点。在港口设备的运行中，需要找到合适的系统类型，以便根据系统运行原理进行有限的分析，以满足港口机械起重机的实际运行要求。此外，还必须按照门干扰保护对PLC 控制系统运行中的相关干扰因素进行监测，确保港口机械电气系统可以正常高效的运行。在进行起重机控制系统设计时，应重点关注起重机起升结构、程序管理和辅助系统设计。分析传统门式起重机吊装存在的问题，如传统起重机操作能耗和运行成本高等问题，在此基础上引入可控制的变频设备。在开发PLC 程序时，还必须根据实际情况进行起升制动，以确保在运行中不会出现故障。在管理PLC 程序时，还应确保控制器的选择和配置合理，并在此基础上调整控制参数。可以从操作台和安全装置入手，确保起重机复制系统能够更好地发挥作用，确保设备和电气系统的运行安全可靠。

2.4 动力配电设计

目前港口设备电气系统以能源和电力为主，在设计机械电气系统时，配电设计也是非常重要的工作。在具体设计中，设计人员要确认端口设备配电的基本原则，确保满足标准规范和后续实际操作要求。港口机械和电气设备在运行中，动力设备和配电装置处于分散状态。在具体的设计中，端口机和动力设备的供电方需要是确定的，并以此为基础。合理的系统运行设计实现对供电方式的控制，真正保证港口机械和用电相关功能的稳定性和安全，并在此基础上提高设备电气系统的运行效率。明确机电设备电缆的连接方式，在设计过程中要确保满足港口设备配电规范的具体要求。在港口机械电气系统设计中，受到关键因素的控制，会出现连接方式、保护措施和其他互动形式，在此基础上保证了设备的稳定运行。最后，必须清楚地了解设备的供电系统与其他系统关系，并确定具体的要求，以解决各类运行冲突。不仅需要有效地改善港口机械的电气设备，稳定性也可以在更大程度上控制设备的运行成本，这对提高设计质量具有积极的作用。

2.5 电气防雷设计

雷击是影响港口机械电气系统正常运行的常见问题。雷电将极大地影响安全运行。因此，对于制定电气防雷措施尤为重要。在防雷工程实施中，需要在机械供电系统中根据区域的特点，进行防雷设计。大多数设备都处于容易引起火灾或爆炸中。因此，在进行防雷工程时，防雷设计必须满足使用现状。需要注意的是，在进行设计端口机和电气防雷时，应注意相关设备的功能防雷、系统防雷和结构防雷，有效保证设备在雷击下的安全性和稳定性的运行[1]。

2.6 电力系统接地设计

电力系统接地设计主要工作内容是设备关键结构和部件的设计，如主体结构、金属结构和金属部件等，通过应用优化策略实现。确保每个等电位结构的连接，确保端口的电气设备部分都可以连接到总线。全面控制等电位各类连接点，关注PE 总线与中继线的连接方式。对于港口机械和设备的特殊结构或部件，在设计接地时，采用局部等电位接地与公共接地相结合的方式，以保证其安全运行[2]。

2.7 轮胎起生重机的液压工作原理

首先动力转向的工作原理。液压泵通过回流阀驱动转向油缸。转向油缸再驱动车桥，并带动轮胎实现转向。车桥的转向支架上装有传感器，能检测轮胎的转向角。方向阀各自控制一个油缸。当车轴旋转到初始角度时，转向角传感器发出信号，使比例电磁阀断电，换向阀返回中立位置。油缸停止供油时，油缸锁定在该定位的转向角。车轴在转向油缸的驱动续转动，直到车轴回到设定的角度，转向工作完成。改变换向阀的比例电磁阀的电流，可实现改变轴的转向速度。得益于电控系统，实现了纵向、水平以及原地旋转三种转向模式。其次是起升工作原理。液压泵通过换向阀控制起重机马达，并驱动滚筒实现起升货物的功能。起重机装有速度传感器，与换向阀构成控制系统。当传感器检测到起重机速度高于平均速度时，控制系统会降低速度。能过减少电磁阀电流，调节了绞车液压马达的流量，使卷筒速度降低到中速。传感器检测到速度低于平均速度时，控制系统自动增加电磁铁的电流，使从液压马达和卷筒的绞盘速度上升到中速。起重过程分为重载、低速和轻载，档位可连续调节。液压马达为电控两级可变马达。在液压泵输出恒定时，液压马达处于小排量状态。此时可实现高速或轻载工况。当电控电磁铁关闭时，处于大排量状态。此时是重载、低速工况。两种工况下，可连续调节回油阀电的磁铁电流，调节至液压马达正常的流量，实现连续控制起升速度。关于起重机位移工作的原理。液压系统在运动时，主泵供油通过电磁阀向轮减速器制动供油，制动器松开。液压泵驱动行走马达轮边减速器，带动车轮使起重机保持直线运动，此时的驱动系统压力为30MPa。通过油门控制发动机转速或改变液压泵马达排量，改变起重机的速度和驱动力。调节无级控制液压泵行走速度，要选择档位开关，改变液压马达排量，操作人员可以推拉控制杆实现前后行走，无级泵排量和压力油组合，可以在较宽范围调节其移动速度，控制车辆的前进方向。当在顺时针或逆时针旋转处，实现了起重机设备的良好加速、减速和制动功能。

2.8 人工智能技术在港口机械电气系统的设计应用

在港口机械电气自动化控制系统的运行中，系统的控制是最重要的。人工智能技术可以准确处理港口机械电气系统运行中庞大的信息数据，并且可以处理复杂的工作流程，提高港口机械电气控制的准确性和及时性，确保控制工作按计划高质量进行。因此，在港口机械电气系统自动化控制中，科学合理的运用人工智能技术对于电气智能控制具有重要的意义。人工智能技术主要包括专家系统控制、模糊控制和神经网络控制。模糊控制是常见的控制方法，是一种基于模糊理论和模糊理论的封闭结构系统。模糊控制设备采用人工智能技术来控制广泛的对象和范围，控制复杂或难以描述的使用系统，使港口机械电气系统控制过程更加智能和自动化。不仅可以提高港口机械电气系统控制的精度，保证了电气控制的效率和质量。专家系统是保留专业知识和经验的软件系统，当港口机械电气系统运行发现问题时，通过专业的数据进行评估和解决。该系统可实现长期连续性和实时控制，灵活控制电气系统，优化技术参数，保证控制系统安全正常运行。对于神经网络管理也是智能管理的要形式，该技术利用智能技术在港口机械电气系统管理中控制复杂对象，并进行精确的计算，可以诊断港口机械电气系统故障，从而对自动化设备进行精确控制。人工智能技术在港口机械电气系统工程中的应用，可以发挥人工智能技术的较高的适应性和逻辑性，减少港口机械电气系统管理中的其他不利因素，全面优化港口机械电气系统，实现控制系统的智能化和自动化[4]。

2.9 加强人工智能技术的应用可靠性

在港口机械电气系统自动化方面，传统电气自动化机械种类繁多，操作程序和系统非常复杂。用于自动化的设备要求技术人员在相关的工作时确保管理的精确，这需要相关的技术人员具有专业的技术能力和工作水平。技术人员一旦失误，很容易造成港口机械故障，导致设备无法正常运行，给港口企业造成不必要的经济损失。在传统的港口机械中，设备容易受到人为因素的影响。基于这种情况，人工智能在港口机械电气系统中的应用，改善了这一现象。在设备工作中采用智能化技术，可以减少传统人工控制的环节，简化相关的电气控制程序和工作阶段，降低电气设备操作的复杂性，进而实现了智能控制系统，形成设备高效的电气系统。相关的工作人员还可以准确计算相关参数，及时调整港口机械电气系统的运行参数，以适应实际情况，满足当前技术应用需要。对港口机械电气系统备进行合理控制，减少了人工控制的不稳定因素，而且减少了必要的管理时间和人力成本，提高了港口机械运行效率。此外，随着人工智能技术的应用，港口机械电气系统管理需要重视对相关技术和管理人才的投入。自动化设备需要不断优化，技术需要不断更新，技术人员的资质和专业水平也需要得到不断的提高，提供智能优化港口机械电气系统所需的技术和人力支持。在港口机械电气系统的日常运行中，传统系统运行时工作内容繁重，并且设备在运行时负荷很大，运行阶段复杂，对于自动化需要很长时间完成。对自动化控制要求非常严格，任何失误都可能导致港口机械电气系统运行发生严重的事故，因此高效准确地进行自动化控制系统的日常操作非常重要。在港口机械电气系统的日常工作中，人工智能可以有效缓解这些问题。在电气系统的运行中，智能技术简化了机械电气系统运行操作流程，减少了人工操作，降低了人为造成错误的可能性，节省了港口机械电气系统管理时间和人力成本，提高了系统的运行效率。智能化技术也对港口机械电气系统自动控制产生了积极的影响。智能技术可录入各种设备的数据参数，汇总分析港口机械电气系统参数，对相关信息进行判断，并根据分析执行工作计划。智能控制参数的采集和分析，为港口机械电气系统自动化控制提供了有力的技术支持。由上可知，在系统的日常工作中引入人工智能，方便了机械电气系统的日常工作，也可以保证港口机械工作的准确性。对相关运行参数进行处理，保证电气系统的运行效率和质量，这有助于港口机械电气系统的良好发展和高效运行[5]。