智能集中润滑系统在桥式抓斗卸船机应用的研究与实践

0引言

随着全球贸易的蓬勃发展和物流行业的快速进步,港口作为连接海陆交通的枢纽,其作业效率与成本控制成为行业竞争的关键。桥式抓斗卸船机作为大型散货码头的主力卸船工具,其健康状态对于追求卸船效率的大型散货港口有着重要意义。卸船机不仅长期处于海港码头前沿多盐雾等易受侵蚀的环境中,各工作机构还经常面临高速、重载等恶劣的工况,工作机构的重要轴承、关节铰轴的健康状态面临巨大挑战,对设备的运行造成额外的负担。根据实践经验,桥式抓斗卸船机运转过程中60%以上的机械故障源于润滑不良^[1]。为了使卸船机整机工作机构润滑点得到及时、科学的润滑,降低人工维护成本,提升设备管理效率,湄洲湾港罗屿作业区在4台3000 t/h桥式抓斗卸船机上应用了分布式智能集中润滑系统。

1传统润滑模式的局限性

桥式抓斗卸船机的工作机构多,对应在单台设备上一般有数百个润滑点位,且比较分散,给巡检维护带来了极大的困难,劳动强度大。传统的润滑方式有采用人工手动润滑及半自动润滑,其存在的缺点主要有以下几方面^[2]:

1)效率较低,需要多人配合,安全性低。以钢丝绳润滑为例,为保证安全,需要降低设备的运行速度,在一人手动润滑钢丝绳的同时需要其他人员监护并配合,人力资源需求大,同时也存在安全风险。

2)存在润滑盲点。为确保润滑到位及效果,理论上应在机构运转时进行润滑,但机构运行时润滑难以保证润滑人员的人身安全,因此以实际效果而论,传统的润滑方式会存在盲点及效果不佳的情况。

3)润滑效果受润滑维护人员的水平影响。传统的人工润滑及半自动润滑是靠维护人员进行操作,而维护人员的操作水平、熟练度、责任心各不相同,最终润滑的效果也无法有效保证。

4)与生产冲突。设备的润滑周期根据设备的使用率来调整,生产繁忙时往往是设备故障的频发期,而为了保证设备各主要功能正常,受人力影响,润滑工作往往无法继续,从而导致润滑工作滞后,开始“拼设备”。

5)人工成本提高。人工成本的提高也进一步迫使管理人员探索新的润滑方式。

2罗屿作业区卸船机智能集中润滑方案及原理

为解决传统润滑模式存在的问题,湄洲湾港罗屿作业区在1#~4#桥式抓斗卸船机上引入了分布式智能集中润滑系统,并取得了显著成效。所谓分布式智能集中润滑系统即控制台集中控制端部泵站给油,通过智能化终端控制系统集中管理各工作机构的自动给油维护工作,给油端通过管路、分配器分布在卸船机单机上各润滑保养点,该系统大大减少了人工巡检和维护的工作量,提高了润滑效率^[3]。同时,系统能够确保润滑点的及时、准确润滑,避免了因润滑不良导致的设备故障,降低维护成本。

根据卸船机的结构特点及各机构运动部件的润滑要求,卸船机整机润滑架构设计共设置3套独立的智能润滑系统,每套系统采用工业控制平板电脑和485总线采集控制模块实现分布式采集和控制,能够实现直接对润滑点以及润滑点组分配器定时定量加油,同时检测重要润滑点的工作状况,产生详细的日志记录;司机室设置故障与低油位显示、声光报警及急停操作开关,操作司机可以第一时间操控系统和处理出现的问题。

单台卸船机上设置3套智能润滑系统,具体排布方案按工作机构分类如下:

1)大车行走机构智能润滑系统:包括海陆两侧行走机构的车轮轴承、平衡梁铰点轴承,每侧48个润滑点,前后接料板起落滑轮轴承等28个润滑点,共计124个润滑点。润滑泵站安装于大车行走机构陆侧平衡梁处。

2)大梁塔架智能润滑系统:包括机器房内的起升、开闭、小车、俯仰机构的润滑及各托绳小车、肩梁、前大梁、塔架等处滑轮、托辊的润滑,共计133个润滑点。润滑泵站安装于后大梁左侧处。

3)主小车智能润滑系统:包括主小车架上起升、开闭4个大滑轮、4个水平轮、4个车轮、钢丝绳托绳轴承等润滑,共24个润滑点。润滑泵站安装于主小车处。

上述单机润滑点按接入方式统计如表1所示。

全套系统包含电控子系统和润滑油脂供给子系统,电控子系统包含主控制柜和电磁阀箱,润滑油脂供给子系统包含供油泵、供油管道、润滑油控阀模组及少量分配器。主控制柜内主要包含高可靠性工业控制平板电脑、485总线采集控制模块和油泵电机保护与控制系统以及蓄电系统。润滑油控阀模组由电 磁阀组、电磁阀动作感应限位、I/O模块组成。电气柜 与电磁阀箱的I/O模块通过485通信线进行通信,控制电磁阀的输出,并通过电磁阀限位进行信号反馈。电磁阀动作,将油脂送至各分配器,在分配器上设有感应限位,用于对分配器状态进行监视。在油路上设有溢流阀及压力传感器,溢流阀用于卸荷、溢流,压力传感器采用模拟量信号,用于对油路的油压进行监视,并将信号传送至I/O模块,避免系统过压,从而对系统进行电气和机械的双重保护。如果润滑点堵塞导致压力异常,或者分配器工作异常,异常信号将立即反馈至控制系统并发出报警信号。系统主要参数如表2所示。

以大车行走机构部分为例,系统原理示意如图1所示。

3 智能集中润滑系统操作方法

整个智能润滑系统分为三种模式:Auto模式、 Manual模式及维修模式。Auto模式为系统的默认工作模式,任何时候系统启动首先进入Auto模式。 Manual模式及维修模式为辅助模式,Manual模式是对Auto模式的补充,允许根据现场加油情况对指定加油点进行人工干预加油。维修模式用于手动排除故障时使用。同时,Auto模式下包含修复模式,能够自动修复的故障在Auto模式下空闲时间自动修复。

3.1 Auto模式

智能润滑系统默认状态下为Auto模式,系统根据设备工况设定好默认参数后,无须人为干预,根据预设参数自动为各润滑点往复注油。每个润滑点的智能分配器均可单独设置加油量。每个润滑点的智能分配器润滑周期与相对应的机构实现联锁控制,设备每个工作机构正常工作时,系统可以同步进行润滑。另外,系统还针对南方季节温差的特点,为润滑工作设计了两套参数,预设了夏季和冬季模式,当环境温度过低时,系统可自动切换冬季模式。

Auto模式下所有主要的加油信息均在控制台画面显示,显示内容包括当前选择需要加油的点、阀限位信息、分配器限位信息、加油状态信息、系统油压信息及主要系统状态信息。具体说明如图2所示。

1:显示当前工作状态。没有加油点时闪烁显示“[系统]等待加油”,颜色白色;有加油点正在加油时闪烁显示“[加油点名称]正在加油”,颜色黄色;正在维修时闪烁显示“[系统]正在修复中”,可在底部状态窗口查询修复点位情况。

2:指示阀限位的接通状态。

3:以图形方式显示当前加油点的状态信息,加油时相应的加油点闪烁显示,加油成功显示为白色,加油失败显示为黄色,如果当前加油点禁止加油显示为青色。

4:指示分配器限位的接通状态。

5:显示当前在加油队列中的加油点。

6:显示当前系统的主要信息,正常绿色,不正常时红色闪烁显示;“油位正常”处低油位时显示“低油位”,红色闪烁;“电机正常”处电机过载时显示“电机故障”,红色闪烁;“压力正常”处系统压力高时显示“系统差压”,系统压力低时显示“系统低压”,红色闪烁;“打油正常”处存在长期未打油的点时显示“长期未打油”,红色闪烁,具体未打油的点在维修模式窗口中查询。

7:指示泵运行的状态。

8:显示当前系统压力。

9:点击相应的模块区域,弹出当前模块的加油点信息,Auto模式下只用于显示。

3.2ManuaI模式

Manual模式为自动模式的补充,可以在操作界面中 从Auto 模 式 窗口切 换 至Manual 模式窗口 。 Manual模式主要是手动操控润滑控制系统进行注油,Manual模式下任意润滑点的智能分配器可单独选择,并手动设置任意润滑点的智能分配器加油量及工作压力,任意选择单个或多个润滑点的智能分配器进行润滑。系统可对所有润滑点的智能润滑分配器进行一键选择,全部润滑点完成润滑工作后自动返回到Auto模式。

3.3维修模式

系统发生故障时,可在维修模式下查询具体故障信息,并由维保人员对系统进行初步故障复位,如修复失败,可能存在硬件方面的故障,需要人为介入维修。

4结束语

以往港机设备采用传统的人工手动润滑模式,而本系统的应用,不仅大大节省了每年需投入的维护人工成本(约20万元),同时也可以确保港机设备在作业的状态下同步进行润滑,既节省了保养时间,也提高了润滑保养的实际效果。另外,因减少了手动操作,也提高了润滑工作的安全性。

但从现场实践经验来看,本系统相对整机控制系统来说是一个独立的系统,主机系统读取润滑系统的实时状态存在困难,为港区设备的一体化监控、维护、人机交互界面设置带来些许不便。未来,随着物联网、大数据和人工智能等技术的不断发展,智能集中润滑系统有望实现更加精准、高效的润滑管理,为港口物流行业的可持续发展提供有力支持。

[参考文献]

[1]梁作学.智能润滑系统在港口设备中的应用[J].中国水运(下半月),2016,16(1):141-143.

[2]周虹伯.港口智能润滑设备健康管理系统[J].港口装卸,2019(2):50-51.

[3]李巍伟,丁炳乙.智能润滑系统在港口门座起重机中的应用[J].港口装卸,2017(1):25-27.

2024年第20期第11篇