天津港远航矿石码头有限公司 天津市 300456
摘要：拥有庞大市场保有量的港口机械为国民经济发展做出了巨大贡献，但长期以来其安全作业形势十分严峻。由于港机系统组成复杂，工作环境恶劣，通常要求高负荷、长时间运行，加上维护保养体系的相对落后，因此系统经常会出现各种故障。通过专业性技术分析判断设备运行状态和潜在故障，指导设备维护人员进行预测性维护，减少非计划停机事故；降低零部件准备成本，缩短设备维修工期，有效地帮助企业降低成本，提升生产效益；避免点检人员的日常高危作业，降低安全风险。利用最新的移动端技术，可以通过手机等移动端，实时查看设备运行状态，提前预知设备隐患，为设备管理提供科学、高效的决策依据。
关键词：港口；设备管理；预测性运维
改革开放多年来，中国与世界各国之间的贸易量飞速增长，港口作为对外经济的重要窗口，在促进我国经济发展中起到了非常重要的作用。设备是港口生产作业的主要载体，成功的设备管理是港口安全有效生产和降低成本的关键点，也是港口提高竞争力的重大课题。随着出质保机组的体量渐增，风电后市场的发展、风场全生命周期管理，以及随之而来的智能物联网、大数据技术得到行业更多关注。总体而言，中国风电后市场的发展仍处于初期被动运维阶段，主要集中于检修与备品备件方面，预测性运维是后市场的重要发展方向。
一、预测性运维
预测性运维的实现需要风场的运行数据管理作为支撑，平台化的软件解决方案也是大势所趋。目前，国内主要整机商都有各自的风场 SCADA 系统进行风场运行监控，而风场运营信息层面的管理、分析软件平台应用经验则寥寥可数。除了整机商自身进行软件开发之外，与第三方软件公司的合作也是合理可行的解决之道，在港口设备管理全生命周期管理方面的合作，港口设备管理平台以及与 ParStream 在大数据分析方面的合作等。 从现状来看，后市场上业主、整机商、第三方独立运维团队的竞争与合作局势短期不会改变，三方各有其优劣性。业主方多年的装机以及运营经验为其自身的运维团队发展打下了坚实基础。整机商拥有核心技术优势，且由于早期引进的机组技术路线的相似性，进行其他厂家机组运维的技术壁垒并非不可跨越，整机商运维团队已成为后市场的中坚力量。各大主机商团队借此机遇纷纷推出独立运营的运维子公司，为业主提供定制化的运维服务，包括风场运行监控，风机检修，备品备件，发电量提升，发电量保证等。
第三方运维团队也凭借风场检修、备品备件以及技改项目等服务经验逐渐成长，且相较于整机商运维团队而言其运维经验更加分散化，而更具广度。欧美市场利润率最高的技改业务在中国仍未规模化，中国市场上现有的技改项目普遍为通过叶片加装涡流发生器，控制策略优化，主控系统参数调节等方式实现。但是对风机年发电量增加最直接的方式是增大叶轮直径、增加塔筒高度、在现有机组设计平台上提高发电机功率等整机层面的优化，在目前的市场上更多作为整机商下一代机组的研发优化方案，在已装机的机组上应用很少。长远来看，整机商与第三方运维团队或者技术研究机构的合作将是此部分业务的最佳承担者。
二、港口设备维护保养现状
我国港口数量众多，各个港口发展状况不一致，发展较好的自动化码头，已率先实现智能化。然而，目前我国依然有很多由传统设备和人工操作的码头，对于此类码头而言，实现智能化的挑战还有很多。港口设备种类较多，主要包括：集装箱码头的岸边起重机、门式起重机等；干散货码头的装卸船机、斗轮式堆取料机、皮带式输送机等；油料码头的输油泵等。这些设备均是港口正常运转的关键，其维护、保养和管理是整个港口设备管理的重点工作，且面临着诸多困难。 （1）设备分布分散。港口作业区域内设备分布广、数量大。例如，集装箱码头岸边桥式起重机的起升机构，干散货码头皮带输送机的电机和齿轮箱、门式起重机俯仰和变幅机构、斗轮的回转机构等，在港区内分布较为分散，且设备运行环境复杂，例如，翻车机等地面下方的设备，点巡检人员不易进入，容易造成设备日常巡检的漏检。 （2）人工劳动强度大。为保证设备运行的可控性，部分港口安排设备维保人员每 2 h 对设备巡检，造成工人劳动强度较高，且不能实时点检至所有设备，存在漏检和不能及时发现设备隐患的情况。 （3）技术手段落后。
常规的点巡检手段，如测振笔、测温枪等，无法准确发现设备故障源，且不能形成连续的数据储备，对设备维护、保养无法提供有效的数据支持。部分港口为保证设备的正常运行，无论轴承好坏，定期将所有传动设备轴承进行更换，造成大量资金浪费。
三、港口预测性运维的技术
随着传感器技术及无线数据传输技术的发展，预测性运维的概念已经越来越多地被工业领域所接受。但在我国，受条件的限制，预测性运维技术普遍面临技术瓶颈和实施难点。
1、采集频宽覆盖不足。港口设备的类型较多，应用场景多样，设备运行状态数据的频率范围涵盖从低频到高频的各个频段，传统的测振笔自身的数据采集频宽无法覆盖设备运行的健康频宽和故障频宽，造成实际应用中故障数据特征不明显或超出数据采集频宽范围，无法判断故障。
2、传输方式对数据的影响。由于港口设备分布分散，传统传感器采用有线传输，会造成线路较长、繁杂，且铺设困难大，因而无线传输方式是最佳的选择。无线传感需要考虑如何保证数据采集精度、采用何种无线信号传输方式、如何保证数据高效传输；传感器的供电方式需要考虑如何提高电池使用寿命；数据中转站和服务器采用何种通信方式，有线或者无线等，成为必须要解决的问题。
3、数据传输过量产生的压力。设备故障信号往往随时间的推移逐渐增强，时序数据的实时性和连续性对于数据分析至关重要。设备运行数据的实时采集效率受到数据量的限制，过量的数据传输和存储会对服务器及传输
带宽造成过大压力。如何有效筛分无用和有用数据，并对有用数据进行压缩存储，降低存储空间压力，成为技术难点。
4、缺乏运行标准数据库和失效数据库。在数据的采集和传输技术突破后，若缺乏标准运行数据库和失效数据库的支撑，则采集到的数据只能作为演示使用，或只能通过专业的技术人员才能解读，无法给予设备普遍性的智能判断，更无法实现故障类型预判和故障定位。
5、 算法体系无法应对复杂应用。数据的比对分析需要大量、多类型的算法支持，以适应设备的不同品牌、不同型号、不同应用环境、不同使用方式等。为此，要做到精准分析和判断，必须开发普遍适用的算法，并且为不同应用场景设置不同的预警和报警阈值，从而实现分析的有效性。例如：生产操作部门根据系统提示的异常大风预警，及时安排岸桥大机防风工作；技术保障部门通过该系统可实时掌握设备电气房及箱变的温度和湿度变化情况，及时有效地安排各类检查和抢修工作。借助该系统，各部门通力合作，提升码头的综合防灾预警能力，有效保障公司的安全生产运营。
综上所述，通过港口防风防汛预警管理系统的实际应用，港口码头堆场可以实时有效掌握周围作业环境，合理安排生产作业，并可以利用系统的预警功能及时掌握和预判异常情况，统筹制定有针对性的应急方案。
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