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基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)在港口設(shè)備中的應(yīng)用

2018-05-11

張志勇¹　秦文超¹　鐘伯錄²
（1.華能曹妃甸港口有限公司，河北唐山　063200；2.鄭州奧特科技有限公司，河南鄭州　450000）

　　摘　要：為解決港口設(shè)備集中潤(rùn)滑、分散管理的問(wèn)題，研制一種基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)和集中潤(rùn)滑技術(shù)等，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散布置在港口設(shè)備的各個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)所有港口設(shè)備的潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行集中管理、分散控制，提高港口集中潤(rùn)滑的智能化水平。
　　關(guān)鍵詞：港口；集中潤(rùn)滑；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；無(wú)線(xiàn)通信；數(shù)據(jù)庫(kù)

　　0　引言

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)械設(shè)備軸承運(yùn)行過(guò)程中損壞約55%是由潤(rùn)滑不良造成的，傳統(tǒng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)故障率高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備潤(rùn)滑狀態(tài)，人工巡檢無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潤(rùn)滑故障，當(dāng)巡檢人員發(fā)現(xiàn)時(shí)已造成較大損失。

　　目前，國(guó)內(nèi)港口設(shè)備的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)基本處于分散工作狀態(tài)，由于港口設(shè)備較為分散，設(shè)備間的距離較遠(yuǎn)一般有2000多米的直線(xiàn)距離，傳統(tǒng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)只能靠維護(hù)巡檢人員定期檢查，排查集中潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行狀況。由于受巡檢周期及維護(hù)人員責(zé)任心的影響，集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法及時(shí)獲取，無(wú)法預(yù)知設(shè)備潤(rùn)滑狀態(tài)，對(duì)設(shè)備集中潤(rùn)滑的維護(hù)管理極為不便，給設(shè)備維護(hù)人員帶來(lái)極大的巡檢工作量、維護(hù)成本較高、檢修難度大。

　　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用很好的解決了分散設(shè)備隨時(shí)、隨地、及時(shí)、高效監(jiān)控的這一技術(shù)難題。基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)、集中潤(rùn)滑技術(shù)有機(jī)結(jié)合、融為一體?？蓪?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分散在港口的各個(gè)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并具備報(bào)表自動(dòng)歸檔、故障自檢、遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、手機(jī)APP監(jiān)控等功能，便于管理。

　　1　基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)

　　基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將分散在港口的各個(gè)自動(dòng)潤(rùn)滑站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，每個(gè)潤(rùn)滑站的潤(rùn)滑信息實(shí)時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器對(duì)收集到的各潤(rùn)滑站的信息進(jìn)行分類(lèi)整理，見(jiàn)圖1。每個(gè)潤(rùn)滑站均有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)ID，用于識(shí)別各個(gè)潤(rùn)滑站；并在后臺(tái)設(shè)置售后服務(wù)中心、監(jiān)控中心、專(zhuān)家會(huì)診平臺(tái)，各個(gè)潤(rùn)滑站的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)更新至服務(wù)器，對(duì)于一般故障由售后服務(wù)平臺(tái)給出處理預(yù)案，特殊故障由專(zhuān)家會(huì)診并給出解決方案，并記入專(zhuān)家診斷庫(kù)?？蛻?hù)端根據(jù)不同級(jí)別用戶(hù)設(shè)定相應(yīng)權(quán)限，對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作管理。

　　系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、客戶(hù)端、集中潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)主要包括：

　?。?）支持手機(jī)短信查詢(xún)功能，可隨時(shí)隨地掌握各個(gè)潤(rùn)滑站的潤(rùn)滑狀態(tài)。

　?。?）通過(guò)Web客戶(hù)端可查詢(xún)每個(gè)潤(rùn)滑站的潤(rùn)滑狀態(tài)，潤(rùn)滑報(bào)表查詢(xún)并下載。

　?。?）應(yīng)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散的各個(gè)潤(rùn)滑站進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，設(shè)備維護(hù)管理人員可隨時(shí)掌握設(shè)備潤(rùn)滑情況。

　　（4）通過(guò)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可方便查詢(xún)各個(gè)潤(rùn)滑站的故障信息，無(wú)需逐個(gè)對(duì)潤(rùn)滑站進(jìn)行排查，減輕維護(hù)人員工作強(qiáng)度。

　?。?）每個(gè)潤(rùn)滑站的液位信息、每個(gè)分配器的工作狀態(tài)都可及時(shí)查詢(xún)。

　?。?）可通過(guò)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置和查詢(xún)各個(gè)潤(rùn)滑站的潤(rùn)滑參數(shù)。

　　1.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用4層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：物理層、傳輸層、信息層和應(yīng)用層，見(jiàn)圖2。

　　物理層主要由壓力傳感器、柱塞探測(cè)器、液位傳感器等組成，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑泵站的運(yùn)行壓力、泵站液位、各個(gè)分配器運(yùn)行狀態(tài)，并將信息反饋到控制柜。

　　傳輸層主要由無(wú)線(xiàn)通信、通信總線(xiàn)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等組成。

　　信息層主要由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)潤(rùn)滑站的運(yùn)行信息的收集、處理。

　　應(yīng)用層主要由移動(dòng)終端、計(jì)算機(jī)等組成，用戶(hù)可根據(jù)權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)操作。

　　1.2系統(tǒng)業(yè)務(wù)模式

　　基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)業(yè)務(wù)模式可分為狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)融合、分析診斷、處理預(yù)案、維護(hù)保養(yǎng)5個(gè)模塊，見(jiàn)圖3。

　　1.2.1狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊

　　現(xiàn)場(chǎng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并將信息發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑控制器，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

　　1.2.2數(shù)據(jù)融合模塊

　　數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器將收集到各種潤(rùn)滑數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出不同特征參數(shù)，為下一步分析診斷做好準(zhǔn)備。

　　1.2.3分析診斷模塊

　　根據(jù)取得的特征參數(shù)對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判，一般故障通過(guò)病例數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，自動(dòng)生成處理預(yù)案。對(duì)于疑難雜癥，組織召開(kāi)專(zhuān)家會(huì)診，給出處理預(yù)案，并將該故障記入病例數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　1.2.4處理預(yù)案模塊

　　根據(jù)分析診斷結(jié)果，出具相應(yīng)可執(zhí)行解決方案。

　　1.2.5維護(hù)保養(yǎng)模塊

　　依據(jù)解決方案對(duì)潤(rùn)滑設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，并形成維護(hù)記錄，記入數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　1.3集中潤(rùn)滑系統(tǒng)

　　集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用多線(xiàn)遞進(jìn)式潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑泵站由電控箱進(jìn)行控制，在每個(gè)分配器上均設(shè)置柱塞探測(cè)器用于檢測(cè)分配器的工作狀態(tài)，潤(rùn)滑泵站設(shè)置超聲波液位傳感器和壓力傳感器用以監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑泵站工作狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖4。所有傳感器信息全部接入電控箱。電控箱集成PLC和觸摸屏，可實(shí)現(xiàn)對(duì)潤(rùn)滑站的參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程或就地操作、聲光報(bào)警、潤(rùn)滑報(bào)表查詢(xún)等功能。

　　通過(guò)電控箱可以設(shè)置集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間t1和間隔時(shí)間t2，一個(gè)潤(rùn)滑周期T=t1+t2。系統(tǒng)上電工作后t2開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)t2=0時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始供油作業(yè)；同時(shí)供油計(jì)時(shí)t3開(kāi)始累加，潤(rùn)滑泵站開(kāi)啟，壓力油脂通過(guò)分配器定量分配到潤(rùn)滑部位，當(dāng)t3=t1時(shí)，潤(rùn)滑泵站關(guān)閉，一個(gè)潤(rùn)滑周期T結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)潤(rùn)滑周期。

　　系統(tǒng)由潤(rùn)滑泵站、電控箱、分配器、傳感器、管路、電纜等組成。

　　工作原理：系統(tǒng)按預(yù)設(shè)程序進(jìn)行運(yùn)行，休止倒計(jì)時(shí)模式結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入供油模式，啟動(dòng)潤(rùn)滑泵，壓力油脂通過(guò)各主管道輸送到相應(yīng)分配器，通過(guò)分配器將油脂定量輸送到各個(gè)潤(rùn)滑部位，供油模式結(jié)束，關(guān)閉潤(rùn)滑泵，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)休止倒計(jì)時(shí)模式；柱塞探測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分配器柱塞運(yùn)動(dòng)情況，超聲波液位計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑泵內(nèi)油脂量，并將信號(hào)反饋至電控箱；電控箱集成無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，實(shí)時(shí)將潤(rùn)滑站運(yùn)行信息發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器。

　　（1）潤(rùn)滑泵站。潤(rùn)滑泵站是集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的動(dòng)力單元，潤(rùn)滑泵站泵出的高壓油脂通過(guò)潤(rùn)滑管路進(jìn)入分配器，再由分配器按不同油量需求將油脂定量輸送到各潤(rùn)滑部位。

　?。?）電控箱。電控箱是集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的控制及信息采集中樞，并集成無(wú)線(xiàn)通信模塊。電控箱自動(dòng)控制集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)將信息傳輸至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。

　?。?）分配器。分配器油脂定量分配單元，按需將油脂分配到各個(gè)潤(rùn)滑部位。

　　（4）超聲波液位監(jiān)測(cè)裝置。超聲波液位監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑泵站的高低液位，避免潤(rùn)滑泵站因缺油而出現(xiàn)抽空斷流現(xiàn)象。

　?。?）壓力監(jiān)測(cè)裝置。壓力監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行壓力。

　?。?）柱塞探測(cè)裝置。柱塞探測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分配器柱塞動(dòng)作信號(hào)，在泵站運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)柱塞動(dòng)作次數(shù)，向電控箱發(fā)出脈沖信號(hào)，見(jiàn)圖5。

　　2　基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)在某港口皮帶機(jī)上的應(yīng)用

　　該港口共有27條皮帶，東西跨度2800米，南北寬1800米，由于皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)站較為分散，受集中潤(rùn)滑系統(tǒng)供油半徑限制，在整個(gè)港口設(shè)備共設(shè)置21套自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，自動(dòng)集中潤(rùn)滑站分布見(jiàn)圖6。自動(dòng)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)主要對(duì)皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)滾筒、拉緊滾筒、改向滾筒、頭尾部滾筒等進(jìn)行潤(rùn)滑作業(yè)。集中潤(rùn)滑系統(tǒng)采用多線(xiàn)遞進(jìn)式潤(rùn)滑系統(tǒng)，每個(gè)分配器均設(shè)置有柱塞探測(cè)器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，潤(rùn)滑泵站與電控箱集成在一個(gè)不銹鋼防塵柜內(nèi)，電控箱與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間采用無(wú)線(xiàn)通信方式。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器設(shè)置在辦公樓機(jī)房?jī)?nèi)，在機(jī)房頂層架設(shè)有主信號(hào)收發(fā)裝置，主信號(hào)收發(fā)裝置與服務(wù)器之間通過(guò)總線(xiàn)連接，在每個(gè)自動(dòng)潤(rùn)滑站均安裝有從信號(hào)收發(fā)裝置。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器對(duì)21個(gè)自動(dòng)潤(rùn)滑站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并可通過(guò)WEB客戶(hù)端、手機(jī)短信客戶(hù)端或手機(jī)APP客戶(hù)端操作訪(fǎng)問(wèn)各個(gè)潤(rùn)滑站。

　　該港口后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)采用Java語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，采用C/S與B/S架構(gòu)相結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle進(jìn)行開(kāi)發(fā)。多種客戶(hù)端可選，可通過(guò)瀏覽器、手機(jī)短信代碼或安裝手機(jī)APP對(duì)各個(gè)潤(rùn)滑站進(jìn)行控制操作。

　　該港口的21個(gè)潤(rùn)滑站分散布置在各皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)站，其中每個(gè)潤(rùn)滑站控制4—10組分配器，潤(rùn)滑泵站狀態(tài)與各個(gè)分配器的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示在潤(rùn)滑站電控箱和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端上，無(wú)需巡檢人員逐個(gè)檢查各潤(rùn)滑站的運(yùn)行情況。每組分配器均有的編號(hào)，并對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的潤(rùn)滑部位，便于維護(hù)人員及時(shí)準(zhǔn)確的查找維護(hù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)該港口采用基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)僅人工可節(jié)省每月40個(gè)人工，其它節(jié)省如皮帶機(jī)滾筒維護(hù)保養(yǎng)次數(shù)等。該系統(tǒng)的應(yīng)用可很大程度延長(zhǎng)皮帶機(jī)滾筒有效運(yùn)行時(shí)間。潤(rùn)滑站監(jiān)控界面見(jiàn)圖7。

　　該港口潤(rùn)滑泵站采用多點(diǎn)潤(rùn)滑泵，每一組分配器均由獨(dú)立的泵單元進(jìn)行供油，各分配器之間相互獨(dú)立。分配器采用片式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)各潤(rùn)滑部位的油量需求進(jìn)行設(shè)定，避免油脂過(guò)量造成浪費(fèi)。

　　3　結(jié)語(yǔ)

　　基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤(rùn)滑系統(tǒng)在港口設(shè)備上的應(yīng)用，將整個(gè)港口分散的各個(gè)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)備維護(hù)人員隨時(shí)隨地掌握集中潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，避免因小的故障未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理而造成較大的損失。隨著國(guó)家《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃的實(shí)施以及“智慧港口”的發(fā)展建設(shè)，該系統(tǒng)在港口設(shè)備上的應(yīng)用前景將會(huì)非常廣闊。

（來(lái)源：港口科技）