摘要：自动化立体仓库在现代仓储行业中发挥着重要的作用，而堆垛机作为整个自动化立体仓库的核心设备，运行状态、故障类型以及使用寿命，对于仓储作业正常运转具有重要的影响。因此对堆垛机健康状态进行监测，实施科学的检修与维护，既可以预防事故的发生，也可避免不必要的经济损失。
关键词：堆垛机；故障诊断；健康状态监测
堆垛机是布置在辊道后，将成品钢板堆成板垛的设备。堆垛机分为两组，每组既可以单独进行堆垛，又可以两组联合使用进行堆垛。堆垛机由立柱横梁、对中机构、翻转辊道、活动挡板、平台、固定挡板等组成。
一、堆垛机的运行、结构与设计
1.运行方式。巷道式堆垛机按运行方式分类，可分为无轨巷道式和有轨巷道式两种类型。其中，无轨巷道式堆垛机主要用于作业次数不太频繁、作业强度不高、作业高度不大的仓库。特别适用于由一般仓库改造成普遍的中低层仓库。有轨巷道式堆垛机与无轨巷道式堆垛机的结构截然不同。有轨巷道式堆垛机主要依靠钢轮在轨道上运行，能沿着仓库巷道内设计好的地轨平稳运行，作业高度根据仓库的高度而定。
2.结构组成。巷道式堆垛机按结构分类，可分为单立柱型和双立柱型两类。单立柱型堆垛机结构简单，可以由1根立柱、上横梁和下横梁组成，也可以仅由1根立柱和下横梁组成。单立柱型堆垛机一般用于起重量较小（≤2 t）、作业高度较低（≤16 m）的仓库。单立柱型巷式堆垛机整机重量较轻，操作灵活，制造周期短，省工省料，可为企业节省成本。双立柱堆垛机的整体结构是一个矩形框架，由2根立柱和上横梁及下横梁组成，刚度和强度优于单立柱型堆垛机。基本起重量5 t左右，最大起重量往往＞5 t。在特定情况下的起重量更高，可用于高速运行。
3.设计要点。堆垛机的设计与其能否准确、快速、平稳、安全地运送货物出入库有着密切关系。设计时必须注意2个要点。①实现堆垛机3个自由度运动功能，即堆垛机沿着巷道水平运动、载货台垂直运动、存取货机构沿着货仓方向双向伸缩。②具备电气及机械安全保护基本措施，以此保证堆垛方式安全可靠，避免不必要的危险。
二、堆垛机运行故障分析
1.行走机构故障。堆垛机的行走机构主要由驱动电机、减速机、导向轮、下横梁等部分组成。堆垛机运行是指沿轨道在货架之间水平运动，堆垛机的水平运动主要依靠堆垛机导向轮的导正。导向轮安装于下横梁的两端，共两组四个，它的主要作用是水平限位，保证堆垛机沿轨道运行。行走机构导向轮容易发生松动、脱落，该类故障通常由堆垛机运行速度过快、振动剧烈引起，一旦发生此故障，将导致堆垛机出现跑偏、啃轨的现象。
2.提升机构故障。堆垛机提升机构是实现载货台在垂直方向上升或下降的动力及传动机构，目前堆垛机经常用到的提升方式包括链条提升、钢丝绳卷筒提升和钢丝绳曳引轮提升。堆垛机提升机构做垂直运动的过程中容易发生的故障主要包括链条摩擦严重产生的噪声、钢丝绳断裂及运行不稳产生晃动。钢丝绳断裂或晃动过于剧烈容易对货物造成不利影响，影响严重与否主要取决于货物所能承受的晃动程度，严重时将导致货物损坏。
3.货叉机构故障。货叉机构较容易发生的故障主要指货物存取产生的位置不准，货叉轴承磨损、胶合。造成此类故障的原因主要是传送链条使用时间长，轴承密封不好、载荷过大等。货叉机构故障将导致货物存取难以顺利完成，也可能导致货物存取错乱状况的发生。
4.噪声故障。噪声对人体最直接的危害是听力损伤，有害于人的心血管系统，影响人的神经系统。堆垛机属于金属设备，运行过程中各个部位的摩擦、撞击等都会产生噪声。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过研究分析堆垛机运作过程，发现堆垛机产生噪声的原因主要包括：驱动电机引起的机械震动、运行机构导向轮与轮轨的摩擦、载货台升降过程中与立柱导轨之间的摩擦、起升机构的钢轨与货架的撞击。
5.电机故障。电机在工作过程中容易发生的故障主要包括：（1）电机温升过高或冒烟。这种故障是电机过热的表现，起因很多，电源供电质量差、负载过大、环境温度高或通风不良等都会导致这种故障的发生。（2）轴承过热。当电机滚动轴承温度超过95℃，滑动轴承温度超过80℃，就是轴承过热的表现。（3）噪声异常。电机缺相运行，轴承严重缺油，转子导条断裂，定子、转子铁心松动等等都会引起电机噪声异常。（4）振动过大。电机转子及传动带轮不平衡、转轴弯曲、安装基础不平或固定不稳、联轴器装配不正或有松动等都将会引起电机振动过大。
三、设备健康状态监测研究
1.机电设备健康状态监测技术。（1）在设备健康状态研究领域，大部分都是通过选取评价设备健康状态的指标参数来分析其健康状态的，而监测这些指标参数的技术也就成为了人们研究的重点。随着传感器和计算机技术的快速发展，在为机电设备健康状态监测研究提供更加高效的技术手段同时，也为数据采集、数据传输、数据分析、故障处理等提供了便捷、可靠的处置方式。（2）2种判断设备健康状态的方法：通过声音信号的分析处理；应用传感器技术监测振动数据并通过神经网络分析数据。通过功率监测仪器监测设备的功率，利用振动监测技术来获取判断设备健康状态的指标数据，最后通过专家系统和神经网络技术来处理所获取的数据，并给出诊断结果。目前分析设备健康状态的主流方法有：隐式半马尔可夫模型（HSMM，Hidden semi-Markov Model）、Logistic回归模型、神经网络模型、模糊综合评价（fuzzy set）和层次分析法（AHP）等。可以针对不同的设备或根据故障属性来选取合适的分析方法，并结合各自优势来整体分析设备的健康状态。
2.堆垛机健康状态监测。单一的监测堆垛机的故障只能从一个方面确保设备的正常运行，并不能给企业管理者一个更加直观的结果。例如，设备这次发生了故障，经过维修之后能正常使用了，如何确保在下次出现前就能做到提前防控。其次是如何判断堆垛机能用多久，或掌控堆垛机运行情况趋势等。所以，需从设备的整体健康状态入手来解决故障监测的瓶颈问题。由于堆垛机所产生的故障类型不同，而故障类型数据又是影响健康状态的重要参数之一，因此监测堆垛机的故障状态是非常必要的。此外，影响堆垛机的健康状态的指标参量还应包括设备的工作状态参数、维修的历史数据、运行时间参数、环境影响因素等。可以表述为能实现其预期功能的某种状态程度，通过选取关键指标来定量分析各个指标所占的比重等，从而给出健康指标参数与健康状态的映射关系。通过布置相应的传感器对这些指标参数进行监测采集，并把采集到的数据通过相应的数学模型分析给出健康状态的最终结果。
3.在企业中的作用。对于企业而言，自动化立体仓库的重大作用和重要意义是不言而喻的，面对自动化立体仓库设备的故障和问题，管理人员需要引起高度重视。在对设备进行恰当的配置和现场选择后，能够将设备的作用充分发挥出来。通过对特种设备的科学管理，才可以从容面对和解决施工中的各种困难与问题，而使企业能够欣欣向荣和健康发展。安全管理是一项需要长期坚持做好的工作，需要在工作中不断探索、不断创新、不断修正和不断完善，如结合实际情况及时找出疏漏的地方，建立起完善与健全的安全防线等，以保证企业资源的最大化利用，使建筑行业施工生产能够安全与稳定地进行。
随着仓储环境的不断改变，堆垛机的健康状态监测也会产生大量的数据流，采用综合分析方法已不能满足实际工作需求，需借助大数据的优势来分析堆垛机的健康状态，不仅会为堆垛机的健康状态监测带来更全面、及时、准确的结果，也可为企业提供更为合理、科学的决策方案。
参考文献：
[1]龚倩.仓储机电设备运行状态监测系统的设计与实现[D].交通大学，2016.
[2]郝堰.堆垛机远程故障诊断[J].物流技术与应用，2016，（5）：89-91.
论文作者:赵勇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：堆垛论文; 状态论文; 故障论文; 健康论文; 立柱论文; 巷道论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第4期论文;