基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤滑系統(tǒng)在港口設(shè)備中的應(yīng)用
2018-11-11 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)備集中潤滑、分散管理的問題，研制一種基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤滑系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)和集中潤滑技術(shù)等，通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散布置在港口設(shè)備的各個潤滑系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，對所有港口設(shè)備的潤滑系統(tǒng)進(jìn)行集中管理、分散控制，提高港口集中潤滑的智能化水平。
關(guān)鍵詞：港口；集中潤滑；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；無線通信；數(shù)據(jù)庫
0 引言
據(jù)統(tǒng)計(jì)機(jī)械設(shè)備軸承運(yùn)行過程中損壞約55%是由潤滑不良造成的，傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)故障率高，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控，無法實(shí)時監(jiān)測設(shè)備潤滑狀態(tài)，人工巡檢無法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備潤滑故障，當(dāng)巡檢人員發(fā)現(xiàn)時已造成較大損失。
目前，國內(nèi)港口設(shè)備的集中潤滑系統(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多米的直線距離，傳統(tǒng)的集中潤滑系統(tǒng)只能靠維護(hù)巡檢人員定期檢查，排查集中潤滑系統(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，集中潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)無法及時獲取，無法預(yù)知設(shè)備潤滑狀態(tài)，對設(shè)備集中潤滑的維護(hù)管理極為不便，給設(shè)備維護(hù)人員帶來極大的巡檢工作量、維護(hù)成本較高、檢修難度大。
移動互聯(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、隨地、及時、高效監(jiān)控的這一技術(shù)難題?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的集中潤滑系統(tǒng)將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動控制技術(shù)、無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、集中潤滑技術(shù)有機(jī)結(jié)合、融為一體?？蓪?shí)時監(jiān)測分散在港口的各個集中潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并具備報(bào)表自動歸檔、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)的集中潤滑系統(tǒng)
基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤滑系統(tǒng)是通過無線網(wǎng)絡(luò)將分散在港口的各個自動潤滑站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，每個潤滑站的潤滑信息實(shí)時發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對收集到的各潤滑站的信息進(jìn)行分類整理，見圖1。每個潤滑站均有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)ID，用于識別各個潤滑站；并在后臺設(shè)置售后服務(wù)中心、監(jiān)控中心、專家會診平臺，各個潤滑站的運(yùn)行信息實(shí)時更新至服務(wù)器，對于一般故障由售后服務(wù)平臺給出處理預(yù)案，特殊故障由專家會診并給出解決方案，并記入專家診斷庫?？蛻舳烁鶕?jù)不同級別用戶設(shè)定相應(yīng)權(quán)限，對潤滑系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作管理。
系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、無線收發(fā)裝置、后臺數(shù)據(jù)處理平臺、客戶端、集中潤滑系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)優(yōu)勢主要包括：
?。?）支持手機(jī)短信查詢功能，可隨時隨地掌握各個潤滑站的潤滑狀態(tài)。
?。?）通過Web客戶端可查詢每個潤滑站的潤滑狀態(tài)，潤滑報(bào)表查詢并下載。
?。?）應(yīng)用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散的各個潤滑站進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，設(shè)備維護(hù)管理人員可隨時掌握設(shè)備潤滑情況。
（4）通過無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可方便查詢各個潤滑站的故障信息，無需逐個對潤滑站進(jìn)行排查，減輕維護(hù)人員工作強(qiáng)度。
?。?）每個潤滑站的液位信息、每個分配器的工作狀態(tài)都可及時查詢。
（6）可通過無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置和查詢各個潤滑站的潤滑參數(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，見圖2。
物理層主要由壓力傳感器、柱塞探測器、液位傳感器等組成，實(shí)時監(jiān)測潤滑泵站的運(yùn)行壓力、泵站液位、各個分配器運(yùn)行狀態(tài)，并將信息反饋到控制柜。
傳輸層主要由無線通信、通信總線、移動通信網(wǎng)絡(luò)等組成。
信息層主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，實(shí)現(xiàn)對各個潤滑站的運(yùn)行信息的收集、處理。
應(yīng)用層主要由移動終端、計(jì)算機(jī)等組成，用戶可根據(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)的集中潤滑系統(tǒng)業(yè)務(wù)模式可分為狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)融合、分析診斷、處理預(yù)案、維護(hù)保養(yǎng)5個模塊，見圖3。
1.2.1狀態(tài)監(jiān)測模塊
現(xiàn)場傳感器實(shí)時監(jiān)測潤滑系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并將信息發(fā)送到現(xiàn)場潤滑控制器，然后通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
1.2.2數(shù)據(jù)融合模塊
數(shù)據(jù)庫服務(wù)器將收集到各種潤滑數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并經(jīng)過相應(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)對潤滑系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判，一般故障通過病例數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，自動生成處理預(yù)案。對于疑難雜癥，組織召開專家會診，給出處理預(yù)案，并將該故障記入病例數(shù)據(jù)庫。
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)解決方案對潤滑設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，并形成維護(hù)記錄，記入數(shù)據(jù)庫。
1.3集中潤滑系統(tǒng)
集中潤滑系統(tǒng)采用多線遞進(jìn)式潤滑方式，潤滑泵站由電控箱進(jìn)行控制，在每個分配器上均設(shè)置柱塞探測器用于檢測分配器的工作狀態(tài)，潤滑泵站設(shè)置超聲波液位傳感器和壓力傳感器用以監(jiān)測潤滑泵站工作狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)原理見圖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)對潤滑站的參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)程或就地操作、聲光報(bào)警、潤滑報(bào)表查詢等功能。
通過電控箱可以設(shè)置集中潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行時間t1和間隔時間t2，一個潤滑周期T=t1+t2。系統(tǒng)上電工作后t2開始倒計(jì)時，當(dāng)t2=0時，系統(tǒng)開始供油作業(yè)；同時供油計(jì)時t3開始累加，潤滑泵站開啟，壓力油脂通過分配器定量分配到潤滑部位，當(dāng)t3=t1時，潤滑泵站關(guān)閉，一個潤滑周期T結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入下一個潤滑周期。
系統(tǒng)由潤滑泵站、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)時模式結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入供油模式，啟動潤滑泵，壓力油脂通過各主管道輸送到相應(yīng)分配器，通過分配器將油脂定量輸送到各個潤滑部位，供油模式結(jié)束，關(guān)閉潤滑泵，系統(tǒng)進(jìn)入下一個休止倒計(jì)時模式；柱塞探測器實(shí)時監(jiān)測分配器柱塞運(yùn)動情況，超聲波液位計(jì)實(shí)時監(jiān)測潤滑泵內(nèi)油脂量，并將信號反饋至電控箱；電控箱集成無線收發(fā)模塊，實(shí)時將潤滑站運(yùn)行信息發(fā)送到后臺服務(wù)器。
?。?）潤滑泵站。潤滑泵站是集中潤滑系統(tǒng)的動力單元，潤滑泵站泵出的高壓油脂通過潤滑管路進(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滑部位。
?。?）電控箱。電控箱是集中潤滑系統(tǒng)的控制及信息采集中樞，并集成無線通信模塊。電控箱自動控制集中潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行并實(shí)時監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)，同時將信息傳輸至后臺數(shù)據(jù)處理平臺。
（3）分配器。分配器油脂定量分配單元，按需將油脂分配到各個潤滑部位。
?。?）超聲波液位監(jiān)測裝置。超聲波液位監(jiān)測裝置監(jiān)測潤滑泵站的高低液位，避免潤滑泵站因缺油而出現(xiàn)抽空斷流現(xiàn)象。
?。?）壓力監(jiān)測裝置。壓力監(jiān)測裝置實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行壓力。
?。?）柱塞探測裝置。柱塞探測裝置實(shí)時監(jiān)測分配器柱塞動作信號，在泵站運(yùn)行時監(jiān)測柱塞動作次數(shù)，向電控箱發(fā)出脈沖信號，見圖5。
2 基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤滑系統(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)動站較為分散，受集中潤滑系統(tǒng)供油半徑限制，在整個港口設(shè)備共設(shè)置21套自動集中潤滑系統(tǒng)，自動集中潤滑站分布見圖6。自動集中潤滑系統(tǒng)主要對皮帶機(jī)的驅(qū)動滾筒、拉緊滾筒、改向滾筒、頭尾部滾筒等進(jìn)行潤滑作業(yè)。集中潤滑系統(tǒng)采用多線遞進(jìn)式潤滑系統(tǒng)，每個分配器均設(shè)置有柱塞探測器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，潤滑泵站與電控箱集成在一個不銹鋼防塵柜內(nèi)，電控箱與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間采用無線通信方式。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)置在辦公樓機(jī)房內(nèi)，在機(jī)房頂層架設(shè)有主信號收發(fā)裝置，主信號收發(fā)裝置與服務(wù)器之間通過總線連接，在每個自動潤滑站均安裝有從信號收發(fā)裝置。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對21個自動潤滑站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并可通過WEB客戶端、手機(jī)短信客戶端或手機(jī)APP客戶端操作訪問各個潤滑站。
該港口后臺數(shù)據(jù)服務(wù)平臺采用Java語言進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(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)庫采用Oracle進(jìn)行開發(fā)。多種客戶端可選，可通過瀏覽器、手機(jī)短信代碼或安裝手機(jī)APP對各個潤滑站進(jìn)行控制操作。
該港口的21個潤滑站分散布置在各皮帶機(jī)驅(qū)動站，其中每個潤滑站控制4—10組分配器，潤滑泵站狀態(tài)與各個分配器的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時顯示在潤滑站電控箱和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端上，無需巡檢人員逐個檢查各潤滑站的運(yùn)行情況。每組分配器均有的編號，并對應(yīng)于相應(yīng)的潤滑部位，便于維護(hù)人員及時準(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)的集中潤滑系統(tǒng)僅人工可節(jié)省每月40個人工，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)用可很大程度延長皮帶機(jī)滾筒有效運(yùn)行時間。潤滑站監(jiān)控界面見圖7。
該港口潤滑泵站采用多點(diǎn)潤滑泵，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)各潤滑部位的油量需求進(jìn)行設(shè)定，避免油脂過量造成浪費(fèi)。
3 結(jié)語
基于互聯(lián)網(wǎng)的集中潤滑系統(tǒng)在港口設(shè)備上的應(yīng)用，將整個港口分散的各個集中潤滑系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使設(shè)備維護(hù)人員隨時隨地掌握集中潤滑系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，避免因小的故障未及時發(fā)現(xiàn)處理而造成較大的損失。隨著國家《中國制造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)用前景將會非常廣闊。
（來源：港口科技）
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