超期服役港口机械设备结构缺陷修复及智能化改造

陈文强

（宁波镇海港埠有限公司，浙江宁波 315200）

0 引言

港口是综合交通的重要运输枢纽，是社会经济发展的重要战略资源和支撑，港口智能化是国家港口发展的大格局。在港口的运营管理过程中，港口机械设备占有举足轻重的地位，在科技更新的发展现状下，智能自动化设备不断升级，种类数量逐渐增多，超期服役的港口机械设备已经不能满足经济时代的发展需要，迫切需要进行结构缺陷修复和智能化改造。但是在国内建成年代相对较早的港口，超龄服役机械设备的种类繁多，产生的安全风险系数较高，部分机械设备面临缺失图纸的问题，一些机械设备存在新旧焊接材料和单机控制系统无法升级和改造的难题。因此，相关企业要积极分析超龄服役港口机械设备结构缺陷修复思路，以科学延长机械设备的使用寿命，提升港口生产效率。

1 超期服役港口机械设备结构缺陷修复思路

机械设备是港口作业的引擎，与港口经济效益直接挂钩，因为机械设备的数量众多、种类复杂，因此机械设备的维修成为一项难题。如何保障超期服役港口机械设备的结构缺陷修复高效科学，可以遵循以下思路进行。

（1）为了减缓机械设备劣化过程和故障发生，使机械设备处于良好的运行状态，不仅要确保科学使用机械设备，还要对机械设备进行定期维护和清扫，定期检查更换掉老旧零件，进行检测和诊断工作。

（2）在实施结构缺陷修复之前，可以应用电子技术、计算机技术、机械振动检测技术、温度检测诊断技术、无损伤检测技术等，对港口超期服役涉及到的所有类别机械设备进行结构缺陷的诊断和受力状态的科学检测，然后根据诊断和检测的结果进行科学地评估，进而提出对应的科学解决方案。

机械设备存在结构缺陷一般有如下明显特征：损伤会促使构件在参数结构上产生变化，故障潜在性发生，并且渐发式发展，在耗损性上呈现多样性和模糊性。通过对缺陷构件焊缝的裂纹、腐蚀、锈蚀等进行科学的检测、实验、测试，确定健康状态指标、失效模式的维修效果是否符合可靠标准，从而确定主要修复项目的方法。

在机械设备新旧材料成分与性能的分析方面，可以通过光谱分析和机械性能拉伸实验确定需要修复的材料成分，以此判断新旧材料的机械性能，进而选择焊材。应根据对构建缺陷的检测结果确定修复工艺，要详细判定构件的裂纹、腐蚀、锈蚀情况，涉及到焊接修复的工艺，建议首先建立局部修复的模型，然后对需要切除的缺陷构件确定科学合理的优化工艺，并制定对应的工艺文件。在机械设备缺陷修复之后，还要通过对焊缝和修复效果进行检测试验，需要确认焊接接头部位、焊补部位的焊接质量，同时对修复成功的修复部位和危险部位的动应力做检测[1]。

2 超期服役港口机械设备结构智能化关键技术

2.1 智能润滑系统工作原理

机械设备的结构缺陷修复和智能化改造，就是对机械设备进行现代化改装，根据相应科学经验对现有结构做改变或更新部件附件等，从而保障机械设备技术性能，尤其是针对高耗能和高污染的机械设备，通过科学智能的改造能够实现新的设备功能，提升港口作业效率和经济效益，避免超期服役机械设备造成的巨大经济损失。以宁波镇海港埠有限公司现有设备为例，如果要对现有老旧超期服役港机设备进行机械设备结构智能化改造，就要明确所需要采用的关键技术。例如，对现有设备进行智能润滑系统的改造，将原本需要人工现场操作的手动润滑系统改造为可远端控制的以文本显示及计算机显示的自动智能润滑系统，将是属于信息技术、控制技术和大数据技术与润滑高新技术的精密结合体，其系统优劣在于控制系统的先进性。在智能润滑系统设计中，润滑方式采取集中方式进行，转动部位可在自动与手动润滑间进行切换，电动泵润滑系统属于高压类型，零部件规格统一，润滑管路、防护罩、接头材料、管路的材料和控制箱、接线盒、防护罩材料均为不锈钢，机械设备上机软管规格以双层高压橡胶软管为主，线缆为多股铜芯软线。

所有机械设备可设计安装2 套独立的智能润滑系统，所有润滑点均纳入到润滑系统中，由智能润滑系统进行自动润滑，每套智能润滑系统在结构中拥有系统指挥中心控制箱，能够控制油站的启动停止，电磁给油器的运行和现场信息收集，同时监控润滑点的润滑状态，调节润滑时间、油量和故障。油站负责将润滑脂输送到各管路中，通过管路及电磁给油器输送至润滑点。电磁给油器属于润滑系统的执行端，主控在指令送达后其控制油阀进行开启和关闭，实现供油，流量传感器实时监测润滑点的运行状态，是信号传输的最基本单元。所有分配器作用于电磁给油器输出管路，拓展润滑点，装有动作监测开关，一旦主管路漏油或润滑点堵塞就会发出警报。

2.2 智能润滑系统工作特点

在智能系统工作时，堆料机匹配2 套料位雷达、2 套探测雷达、2 套北斗定位系统，取料机匹配5 套料位雷达、4 套探测雷达和1 套北斗定位系统。取料机料位雷达和探测雷达在数据采集成功后，通过服务器拟合垛堆模型，根据取料机作业量变化刷新数据，生成模型后进行数控管理，实时显示基本信息。堆料机在北斗定位系统和料位雷达、探测雷达的指挥下，能够实现自动堆垛和半自动取料，这个过程需要人工干预。智能系统能够实现分布式采集和控制，同时具备自动重启功能，通过工控电脑系统和总线进行数控，在模块控制方面保证系统稳定正常工作。智能系统自动记录工作和故障情况，能够实现定时定量打油并检测加油点工况、生成详细工作记录，一旦系统故障就会及时发出警报[2]。

3 超期服役港口机械设备智能化改造技术

在改造过程中，要始终将方案作为重要技术导向，管理认知和参与方式的主要目的在于提升超期服役港口机械设备的整体经济效益，降低原始成本投产，在改造的过程中要充分依托浙江省、行业乃至国际交流，吸收引进先进的改造技术，使用超高技术、档案、监测设备作为改造前提，提升改造效率和质量。针对智能化改造要求，可以从机械动力结构、电气系统和传动技术改造方面，降低超期服役机械设备的安全风险，构建精细化改造体系，包括燃料运行一体化智能管控系统、机器人巡护盘料系统、输煤廊道皮带机巡检系统、堆取料机无人作业系统等。对于改造体系所使用的机械设备，必须定期进行润滑和紧固，通过检测进行改造和清洁。

对堆料机和取料机洒水抑尘系统的关键技术进行改造，可以实现超期服役港口机械设备的智能化改造。堆料机和取料机的洒水抑尘系统由上水装置、不锈钢水箱、空压机、水泵、管路、手动阀门、电磁阀、过滤器、单向阀门、自动泄水阀门、压力表、水位计、保温系统等组成。洒水抑尘系统主要由地面水栓供水，机上用水可以直接从地面进行供水，也可以用机上增压泵从水箱供水，只要设置不同对应的切换阀门即可。此外还能根据不同的情况实现远程控制和手动控制，不定期连结给水箱供水。整机清洁可以采用高压清洁装置，运用电加热保温系统防止水箱管路冻结，使用过滤器保证水质质量同时避免喷嘴堵塞，使用喷嘴进行雾化抑尘，所有电气元件必须符合IEC 国际电工委员会标准[3]。

堆料机、取料机智能洒水抑尘系统工作方式均为连续工作方式，可以进行无人作业管控，进行智能改造之后能够让设备按照标准自动作业，解决散货料场堆取料作业要求高、劳动强度大、操作员健康与安全隐患多、流程效率低下等问题。堆料机取料机智能抑尘系统的抑尘点主要在尾车胶带至漏斗转接处、悬臂带式输送机受料处漏斗、悬臂带式输送机密闭导料槽、斗轮取料区域、斗轮至悬臂带式输送机受料处漏斗及导料槽、地面带式输送机受料处密闭导料槽等位置，有时还需要配置不锈钢水箱、多级离心水泵和实心锥形喷雾喷嘴。

在供水/泄水方面，主要由地面上水供水，上水栓设置有上水口阀门、水管卷盘，除尘用水可以直接采取地面供水的方式，也可以采取机上水泵进行水箱供水的方式，同时设置对应的阀门供切换使用，以便于根据不同的情况进行人工方式的连接，实现从水箱进行供水。在回转平台和中心漏斗位置和悬臂的头部漏斗周边设置有高压冲洗装置，同时预留出高压软管的管道接口，并附带20 m 软管（高压），水泵和管道均设置自动类型的泄水阀门，供停止喷水之后的泄水操作使用[4]。

4 结论

关于超期服役港口机械设备结构缺陷修复及智能化改造技术，文中在系统分析之后已经提出相应结构缺陷修复研究思路，总结出其智能润滑系统的关键技术和智能化改造技术经验。堆料机取料机在单机控制的同时可以实现智能化改造，改造后的运行情况安全可靠、稳定无异常，采用此改造研究思路能够有效延长港口超期服役机械设备的使用寿命，改善港口的工作环境和工作质量，大大提升节能降耗效能和生产效率，节约资金投入，符合国家智慧港口的建设发展方针。