龍門吊整機(jī)大修及加高改造可行性論證.doc

龍門吊整機(jī)大修及加高改造可行性論證摘 要：針對(duì)公司龍門吊高低參差不平、控制系統(tǒng)品牌及版本較為混雜以及機(jī)況較差的基本狀況，結(jié)合公司發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃需求，就早期4+1龍門吊統(tǒng)一進(jìn)行大修和加高改造，升級(jí)老舊的控制單元和驅(qū)動(dòng)器等方案，進(jìn)行可行性論證。關(guān)鍵詞：龍門吊、加高改造、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器、升級(jí)一、龍門吊基本狀況與公司發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃需求我公司現(xiàn)有龍門吊36臺(tái)，承擔(dān)著公司后方40.6萬(wàn)平方米集裝箱堆場(chǎng)的作業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。其中前14臺(tái)（201214）龍門吊分別于9196年間購(gòu)置，是4+1堆箱模式（201-203龍門吊在98年已由3+1模式加高改造而成），電控采用日本安川早期的控制產(chǎn)品，設(shè)備運(yùn)行至今均已超過10年，設(shè)備運(yùn)行逐漸暴露出了因其結(jié)構(gòu)陳舊和部件老化所導(dǎo)致的故障和安全隱患。幾年來，在我們工程部的努力下，龍門吊故障率得到了有效的控制和下降，但是，龍門吊維修成本卻呈逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，設(shè)備管理的壓力越來越大。2000年后，公司先后購(gòu)置了6臺(tái)4+1模式、16臺(tái)5+1模式的龍門吊。公司36臺(tái)龍門吊的基本情況，見表一。表一 龍門吊基本狀況表基本項(xiàng)目龍門吊編號(hào)臺(tái)數(shù)購(gòu)置日期設(shè)計(jì)壽命堆箱模式發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)功率起升速度米/分電控系統(tǒng)預(yù)計(jì)大修時(shí)間調(diào)速系統(tǒng)PLC廠家20111991年15年4+1NTA855-G3270KVA13.5/276RA70CP315-2DP西門子20211991年15年4+1NTA855-G3270KVA13.5/27VS505CP313安川20311992年15年4+1NTA855-G3270KVA13.5/27VS585GL60安川20420631994年20年4+1NTA855-G4400KVA20/45VS585GL60安川07-08年20721481996年20年4+1NTA855-G4456KVA18/45676VH3CP316安川08-10年21522062000年20年4+1CAT 3406C480KVA25/556SE70CP315-2DP西門子10-11年221232122003年20年5+1KTA19-G3500KVA22/55G7CP316H安川2014年以后23323642006年20年5+1KTA19-G3670KVA22/556SE70CP315-2DP西門子2017年以后從公司堆場(chǎng)堆存能力、有效利用率和龍門吊在堆場(chǎng)中運(yùn)行分布狀況、龍門吊有效利用率等幾個(gè)因素來看，公司現(xiàn)有40.6萬(wàn)平方米堆場(chǎng)的堆存能力僅為3.2萬(wàn)TEU。36臺(tái)中的20臺(tái)4+1模式龍門吊，成為堆場(chǎng)提升堆存能力的最大制約因素。龍門吊運(yùn)行局限性大，堆場(chǎng)整體規(guī)劃性不強(qiáng)。就公司現(xiàn)有的200萬(wàn)TEU年吞吐量而言，堆場(chǎng)的堆存壓力和矛盾已日益加劇。同時(shí)，這也從另一個(gè)方面，阻礙了其余新購(gòu)置的16臺(tái)5+1模式龍門吊有效作業(yè)能力的發(fā)揮，造成了這批設(shè)備在技術(shù)性能和作業(yè)指標(biāo)上的極大浪費(fèi)。堆場(chǎng)和設(shè)備的資源浪費(fèi)現(xiàn)象已十分嚴(yán)峻。隨著碼頭業(yè)務(wù)的日益拓展，公司提出了力爭(zhēng)250萬(wàn)TEU年吞吐量的遠(yuǎn)景規(guī)劃。作為配套工程，這就意味著堆場(chǎng)必須具備相應(yīng)的堆存實(shí)力。從中長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃上來看，西邊414米碼頭及其后方堆場(chǎng)的改造工程，遲遲沒有得到可靠的落實(shí)。現(xiàn)階段，我們所能挖掘的最大潛力，就是通過對(duì)4+1模式龍門吊進(jìn)行加高改造，以最短的時(shí)間、最快的速度、最省的成本投入來?yè)Q取最大程度上的堆場(chǎng)堆存能力。根據(jù)操作部箱管部門的測(cè)算，如果龍門吊能統(tǒng)一改造成5+1模式，在現(xiàn)有堆場(chǎng)面積不變的狀態(tài)下，將有效提升0.75萬(wàn)TEU的堆存箱量（堆場(chǎng)堆存能力提升近20），可以極大地緩解堆場(chǎng)的堆存壓力，由此給公司帶來的經(jīng)濟(jì)效益也是巨大而顯見的。一、 龍門吊中長(zhǎng)遠(yuǎn)維修計(jì)劃設(shè)備維修在設(shè)備管理中大致可分為日常維修、項(xiàng)目修理和設(shè)備大修三種方式。日常維修解決的是設(shè)備某個(gè)部位功能失效和故障狀況；項(xiàng)目修理是針對(duì)某一機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)性能下降、其功能難以滿足設(shè)備運(yùn)行要求，消除這個(gè)機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)所存在的故障隱患而采取的一種設(shè)備修理方式。這兩種維修方式，通常適用于設(shè)備早期維護(hù)，是行之有效的。在設(shè)備故障產(chǎn)生的機(jī)理中，有很多故障并不是某一部位、機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的性能不足，功能失效單獨(dú)產(chǎn)生，而是設(shè)備各大機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)由于磨損、變形、性能下降，相互影響引起的綜合性故障，這些故障如采取上述兩種維修方式往往難以根本性解決，故障隱患難以消除。要徹底消除設(shè)備故障隱患，解決設(shè)備功能性故障，提高設(shè)備系統(tǒng)性能需通過設(shè)備整機(jī)大修進(jìn)行。根據(jù)國(guó)際上通用的設(shè)備維修理論中的浴缸變化曲線圖（見圖一），設(shè)備在一定年限后都必須考慮大修，才能保持在合理的維修費(fèi)用下達(dá)到合理的工作表現(xiàn)。在過去的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中，這個(gè)理論在集裝箱碼頭設(shè)備維修中得以廣泛運(yùn)用，并得到證實(shí)認(rèn)為這個(gè)理念是科學(xué)的、合理的。設(shè)備維修成本費(fèi)用 未大修設(shè)備費(fèi)用曲線 壽命中期投資，進(jìn)行設(shè)備大修 設(shè)備未大修報(bào)廢年限 大修后設(shè)備費(fèi)用曲線 設(shè)備經(jīng)大修后報(bào)廢年限 10年 14年 20年 30年 設(shè)備使用壽命 圖一 設(shè)備使用壽命與成本費(fèi)用關(guān)系的浴缸變化曲線圖通常，龍門吊的設(shè)計(jì)壽命是20年或200萬(wàn)TLC。根據(jù)我們的使用結(jié)果以及從同行那里了解到的經(jīng)驗(yàn)，龍門吊在使用10年后或達(dá)到100萬(wàn)TLC時(shí)，就需要考慮設(shè)備的大修需求。通過整機(jī)大修，可以把龍門吊恢復(fù)到幾乎接近原設(shè)計(jì)狀態(tài)，可以達(dá)成其再理想使用10年、甚至是延續(xù)更長(zhǎng)壽命期限的目的。從上圖所描述的設(shè)備使用壽命和維修成本費(fèi)用發(fā)展規(guī)律分析，設(shè)備使用到其壽命的一半年限時(shí)考慮大修非但是合理的，而且能更有效地降低設(shè)備后期的維修成本。在集裝箱碼頭行業(yè)中，最困難的又可能是最昂貴的就是停機(jī)修理時(shí)間。因此，我們?cè)谧魅魏未笮抻?jì)劃時(shí)，都應(yīng)該考慮有哪些工作可以同時(shí)進(jìn)行，以達(dá)到節(jié)省停機(jī)時(shí)間的目的。從財(cái)務(wù)安排上考慮，如果把大修工作零散進(jìn)行，在財(cái)務(wù)處理上是不能作為資本性支出來計(jì)算的，只能算在成本上，這對(duì)日常維修成本控制造成很大的壓力。反之，把需要大修的零散工作結(jié)合起來安排，費(fèi)用歸入資本性開支，既可以減輕維修成本控制上的壓力，還能夠帶來較大的資本性效能。20臺(tái)4+1模式龍門吊整機(jī)大修計(jì)劃若能得以有效的實(shí)施，將給公司帶來的正面效應(yīng)是十分顯然的。從未來二年工作計(jì)劃的統(tǒng)籌安排上考慮，我們首先著手204206龍門吊整機(jī)大修計(jì)劃的安排。204206龍門吊購(gòu)置于94年，已運(yùn)行13年多，從設(shè)備整機(jī)壽命費(fèi)用分析，204206龍門吊設(shè)計(jì)使用壽命為20年，目前其壽命價(jià)值剩下約25%，現(xiàn)再投資25%的資本費(fèi)用，通過整機(jī)大修，可望達(dá)成有效延伸設(shè)備15年理想狀態(tài)的使用壽命，這種做法較為經(jīng)濟(jì)合理。至于最早購(gòu)置的三臺(tái)（201203）龍門吊，至今已使用16年。早在98年，已經(jīng)由3+1模式加高到4+1模式。如果這次再進(jìn)行整機(jī)大修并且加高的話，有些方面已經(jīng)超過設(shè)備本身的設(shè)計(jì)能力，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，并且投資的資本會(huì)很大，從設(shè)備成本費(fèi)用及安全性能方面考慮都不太合理。如果將這三臺(tái)老機(jī)子用于公司的延伸堆場(chǎng)，或者公司今后新拓展的鐵路集裝箱裝卸作業(yè)，這將是又一個(gè)可取的方案。二、 204206龍門吊現(xiàn)狀和改造設(shè)想1、 機(jī)械方面的現(xiàn)狀及整修204206龍門吊各機(jī)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)目前存在老化、銹蝕、磨損和變形，嚴(yán)重影響整機(jī)的運(yùn)行性能。鋼結(jié)構(gòu)磨損變形，造成整機(jī)運(yùn)行工況下降，零部件磨損損壞加劇，龍門吊整機(jī)功能性故障增多。龍門吊各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)副磨損大，傳動(dòng)效率降低，傳動(dòng)間隙增大，聲響、發(fā)熱嚴(yán)重，造成龍門吊整機(jī)性能下降。因此考慮借本次加高改造的機(jī)會(huì)，對(duì)龍門吊整機(jī)各大機(jī)構(gòu)進(jìn)行一次綜合性整治和大修。2、 電氣方面的現(xiàn)狀及綜合改造設(shè)想 A、204206龍門吊的電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)狀204206龍門吊的電氣控制系統(tǒng)中的直流調(diào)速系統(tǒng)為VS585，PLC為CP3300界面的GL60。此兩大系統(tǒng)目前性能落后，故障率高，多數(shù)暴露出主線路板內(nèi)部故障，我們自己無法進(jìn)行維修：1） VS585調(diào)速器是90年代初的產(chǎn)品，集成度較低結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，采用了很多排線，故障率較高。特別是主控板的故障，今年17月份出現(xiàn)了20多次，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。2） GL60采用的是基于早期DOS系統(tǒng)下開發(fā)的編程軟件CP3300，離線時(shí)不能交叉索引，故障維修時(shí)間特別長(zhǎng)，檢修效率很低。3） PLC的內(nèi)部空耗比較高，在龍門吊停機(jī)時(shí)，經(jīng)常發(fā)生因PLC的備用電池耗光而導(dǎo)致程序丟失現(xiàn)象。4） 電控系統(tǒng)中的電子元器件的有效設(shè)計(jì)使用壽命一般為8年，我公司204206龍門吊已運(yùn)行13年多，元器件均存在超負(fù)荷運(yùn)行，電控系統(tǒng)如不進(jìn)行更新升級(jí)改造，其使用壽命很難堅(jiān)持到20年，屆時(shí)龍門吊將可能面臨因電控系統(tǒng)故障而使整機(jī)癱瘓，無法正常運(yùn)行。近幾年來，已經(jīng)多次出現(xiàn)過204206龍門吊因電控系統(tǒng)故障而停機(jī)修理達(dá)20天以上的事情。在這次整機(jī)大修、加高改造的同時(shí)實(shí)施電氣控制系統(tǒng)的更新將是最佳時(shí)機(jī)。5） 在國(guó)際上，此兩大系統(tǒng)已屬于淘汰產(chǎn)品，備件已買不到。特別是我們已無法獲得廠家有關(guān)該系統(tǒng)的任何技術(shù)支持和服務(wù)，廠家能提供服務(wù)的也是后期推出的交流調(diào)速系統(tǒng)：676VH3、G7，PLC：CP316、CP316H和現(xiàn)行通用的直流調(diào)速系統(tǒng)：VS590，PLC：CP316H。早期的VS585和GL60系統(tǒng)，已無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)行電控系統(tǒng)的通用性、標(biāo)準(zhǔn)化和互換性的需要。 B、電氣控制系統(tǒng)綜合改造設(shè)想及資源共享1） 將204206龍門吊的VS585升級(jí)為VS590，換下的VS585有6套，作為203龍門吊的備件，從而保證充足的備件供203龍門吊使用。（見表二）2） 將204206龍門吊GL60升級(jí)為CP317，換下的GL60有3套，作為203龍門吊的備件，從而保證充足的備件供203龍門吊使用。升級(jí)后的CP316H，又可以實(shí)現(xiàn)與其它住友龍門吊、橋吊安川電控系統(tǒng)的技術(shù)資源和人力資源上的共享。3） 從長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃來看，103、111三井橋吊的控制系統(tǒng)采用的是安川的VS505和VS520，也面臨著更新?lián)Q代到VS590。更換下來的VS505可以作為202龍門吊的備件。橋吊的升級(jí)改造后，可以達(dá)到統(tǒng)一備件、縮減庫(kù)存的目的。這在物資和財(cái)務(wù)管理上，也是一種有益的提升。4） 通過對(duì)204206升級(jí)改造，員工全程參與，促使技術(shù)人員對(duì)VS590調(diào)速器有更深層次的了解和熟悉，使得技術(shù)人員得到培訓(xùn)和鍛煉的機(jī)會(huì)，技術(shù)上得以提升，同時(shí)，也為橋吊的升級(jí)改造做充分的準(zhǔn)備。表二 龍門吊、橋吊電控系統(tǒng)綜合改造設(shè)想及資源共享分析表設(shè)備原電控系統(tǒng)計(jì)劃改造后系統(tǒng)綜合改造設(shè)想及資源共享起升控制系統(tǒng)大車控制系統(tǒng)小車控制系統(tǒng)起升控制系統(tǒng)大車控制系統(tǒng)小車控制系統(tǒng)202龍門吊VS505VS505VS505(不作改造)1、 換下的9套VS585、3套GL60作為203龍門吊的備件，足夠后期使用2、 實(shí)現(xiàn)與其它住友龍門吊、橋吊安川電控系統(tǒng)的技術(shù)資源和人力資源上的共享3、 遠(yuǎn)期三井橋吊改造勢(shì)在必行，換下的VS520、505各2套，可以作為202龍門吊的備件4、 可以統(tǒng)一備件、縮減庫(kù)存5、 人員得到培訓(xùn)和鍛煉，技術(shù)提升CP313203龍門吊VS585VS585VS585(不作改造)GL60204206龍門吊VS585VS585VS585VS590VS590VS590GL60CP316H207214龍門吊676VH3676VH3676VH3(技術(shù)能支持，不作改造)CP316221232龍門吊G7G7G7(新機(jī)，還不需改造)CP316H103、111三井橋吊VS520VS505VS590VS590CP317CP317三、 龍門吊整機(jī)大修計(jì)劃財(cái)務(wù)分析1、 龍門吊分項(xiàng)修理和整機(jī)大修比較以及財(cái)務(wù)分析根據(jù)以往維修經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)分項(xiàng)修理和整機(jī)大修進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)算，具體見表三。表三 龍門吊分項(xiàng)修理和整機(jī)大修比較及財(cái)務(wù)分析表分項(xiàng)修理整機(jī)大修部位費(fèi)用(萬(wàn))時(shí)間效果部位費(fèi)用(萬(wàn))時(shí)間效果機(jī)械部分起升機(jī)構(gòu)351個(gè)月提高各機(jī)構(gòu)的性能及安全整機(jī)1443個(gè)月提高龍門吊整機(jī)的性能大車行走機(jī)構(gòu)351個(gè)月小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)253周吊具、吊架203周鋼結(jié)構(gòu)251個(gè)月整機(jī)加高401個(gè)月電氣部分調(diào)速系統(tǒng)25(廠內(nèi)準(zhǔn)備2月)系統(tǒng)穩(wěn)定維護(hù)簡(jiǎn)便快速高效調(diào)速系統(tǒng)40除去廠內(nèi)準(zhǔn)備時(shí)間，其它時(shí)間可以在機(jī)械改造中后期介入系統(tǒng)穩(wěn)定維護(hù)簡(jiǎn)便快速高效PLC10PLC軟件1軟件安裝、調(diào)試費(fèi)42周安裝、調(diào)試費(fèi)電機(jī)修理101個(gè)月電機(jī)修理10電纜等附件61個(gè)月電纜等附件6合 計(jì)2366個(gè)月2003.5個(gè)月改造后，龍門吊、橋吊拆機(jī)配件可以作為備件回收，既保證202、203龍門吊有充足的備件，有提供有效的資源共享，2年可節(jié)約205萬(wàn)元左右的成本支出，物資管理績(jī)效得到有效的提升，見表四。表四 龍門吊、橋吊拆機(jī)配件回收利用價(jià)值分析表備件回收設(shè) 備型號(hào)單機(jī)數(shù)量單機(jī)價(jià)格設(shè)備臺(tái)數(shù)小計(jì)效 果204206龍門吊VS5853套303臺(tái)90保證充足的備件資源共享節(jié)約成本提升物資管理績(jī)效GL601套53臺(tái)15103111橋吊VS5201套102臺(tái)20VS5051套102臺(tái)20橋吊、龍門吊備件共享節(jié)省物資費(fèi)用302年60可節(jié)約成本總計(jì)2052、 預(yù)計(jì)改造后效果根據(jù)我們工程部歷年來設(shè)備管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造后預(yù)計(jì)可達(dá)成的效果，見表五。表五 龍門吊改造前后績(jī)效比較2007年1-6月故障次數(shù)總故障時(shí)間改造前138次能節(jié)約50%以上改造后預(yù)計(jì)至少減少一半四、 龍門吊大修實(shí)施遠(yuǎn)期總體規(guī)劃綜上所述，龍門吊整機(jī)大修勢(shì)在必行。目前，進(jìn)行龍門吊整機(jī)大修、整機(jī)加高、電控系統(tǒng)升級(jí)改造是最佳時(shí)機(jī)，也是最經(jīng)濟(jì)合理的，是符合我公司的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的。結(jié)合公司總體發(fā)展規(guī)劃，我們工程部提出了公司在今年及未來5年內(nèi)龍門吊大修、改造的遠(yuǎn)期計(jì)劃（見表六），以期達(dá)到全面提升設(shè)備良好運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備管理水平