關于散貨碼頭橋式卸船機記重問題的綜合改進

李　明

（唐山曹妃甸實業港務有限公司，河北　唐山　063200）

關于散貨碼頭橋式卸船機記重問題的綜合改進

李明

（唐山曹妃甸實業港務有限公司，河北唐山063200）

摘要：本文基于ABB Control Builder5軟件平臺，結合唐山曹妃甸實業港務有限公司橋式卸船機實際作業工況對散貨碼頭產量計重不準確的問題進行分析，并提出相應解決方案。

關鍵詞：散貨碼頭；橋式卸船機；產量計重

散貨碼頭這種粗狂型的作業模式對于作業數據的記錄往往存在一些不準確性。例如：單位產量與中控調度記錄不相等，丟斗現象，卸船總量與實際噸數偏差較大等。由于ABB程序的通用性，該套程序可以應用在任何一個散貨碼頭，但內部細節需要通過現場作業來進行調整。以唐山曹妃甸實業港務有限公司為例，通過仔細分析現場工況與ABB程序內部邏輯關系，導致記重問題發生的原因大致有以下幾點：

（1）傳輸到中控調度的數值是瞬時值，因此帶來了極大的不準確性。

（2）內部的計算方法并不精確，不符合實際工況。

（3）記重脈沖觸發時間較早，加大了不準確性。

（4）產量記錄缺少相應連鎖條件有出現負值的現象。

（5）如出現level1，level2過載故障可能導致該斗無法記錄或者記錄不準確。

綜合解決方案如下：

原因1解決方案：由于原記重計算的瞬時值被直接傳輸到中控調度，因此誤差較大。為避免該問題，我們將傳輸到中控的值由原設定GrabLoadNet改為右下角的輸出值GrabLoad（原程序中沒有GrabLoad輸出點，編輯內部程序后添加所得，圖1中有顯示），此值是經過該模塊內部計算后得出的值，準確度較高，并且添加兩組鎖定模塊SEL（如圖1），在記重脈沖RecordTrigger置1時，SEL模塊將計算的數值鎖定，一個傳輸給司機室CMS，另一個傳輸給中控調度，以保證CMS與中控記錄的數值準確且一致。

圖1　修改程序后傳輸到中控的數值

原因2解決方案：卸船機內部計算公式不精確不符合實際工況。原公式為：GrabLoadEverage：=add（GrabLoadNet1，GrabLoadNet2，GrabLoadNet3，GrabLoadNet4，GrabLoadNet5，GrabLoadNet6，GrabLoadNet7，GrabLoadNet8，GrabLoadNet9，GrabLoadNet10，GrabLoadNet1）/Counter；（GrabLoadNet為平穩段單位時間內的記重，Counter為平穩段的記重次數，GrabLoadNet的計算個數比Counter最大值少1），原程序中Counter設定為5，GrabLoadNet4作為最后一個計算值的是一個瞬時值，有效值只有前三個，因此該計算方法存在較大的誤差，增加了計算的不確定性。為了消除這種不確定性，我們將程序加以改進：

（1）增加一個可以手動修改的變量K。

（2）改進公式：（加粗為改動部分）。

GrabLoadEverage：=K*add（GrabLoadNet1，GrabLoadNet2，GrabLoadNet3，GrabLoadNet4，GrabLoadNet6，GrabLoadNet7，GrabLoadNet8，GrabLoadNet9，GrabLoadNet10，GrabLoadNet1）/（Counter-1）。

GrabLoad：=GrabLoadEverage。

參照實際作業工況，修改Counter最大值為6，計算值最多可計算到GrabLoadNet5，同時最后一個計算值的GrabLoadNet5是一個瞬時值被舍棄，GrabLoadNet1-4可以滿足抓斗在平穩區域的計算要求，此時計算的結果更加準確。增加的變量K可以在記重系統需要整體調整時便于靈活修改。并且增加新的輸出點GrabLoad，該輸出點將把計算值傳輸給CMS與中控。

原因3解決方案：卸船機的記重脈沖觸發時間較早，因此在還未計算出準確值前，數值就被鎖定。原程序對記重脈沖RecordCounter的觸發條件十分寬松：起升加速度小于2，起升高度大于10米，起升速度大于10%，雖然這種限定會降低丟斗的概率，但是往往在還沒有計算出準確值時記重脈沖就被置1了。此時CMS與中控都會記錄下計算的產量，誤差極大。為此修改觸發條件為：起升加速度小于2，起升高度大于18米，起升速度大于70%。（根據實際工況設定）修改后觀察實際作業情況，在正常操作的情況下該參數完全可以滿足記重的要求，也不會出現丟斗的現象。

原因4解決方案：產量記錄為負值的主要原因是記重程序中沒有相關的連鎖條件，該情況打多發生在吊斗、吊鉤機的時候，司機把鉤機、斗車放入艙口后起升，由于是特殊模式速度較慢，司機會打回正常模式做起升動作，此時比較容易滿足觸發記重脈沖的條件，導致記錄的數值為負值或者1噸左右。因此修改后添加了GrabLoadEverage＞0的連鎖條件，如果程序邏輯計算中GrabLoadEverage＜0，則無法觸發記重脈沖，CMS也不再記錄該數據。

原因5解決方案：level1，level2過載保護是卸船機的自我保護功能，由重力傳感器測量。level1過載保護，故障現象為主機構有速度限制；level2過載保護，故障現象為制動器抱死，屬緊停類的保護。該保護功能不僅會發生在抓斗剛剛閉合做起升動作時，往往還會在回斗過程中出現。假如發生過載故障，不僅會導致該斗產量無法記錄，而且抓斗磕碰接料板的危險性會大大增加，同時對制動器、鋼絲繩等設備的磨損與傷害也很大，嚴重影響相關設備的使用壽命，甚至會導致安全事故的發生。因此將過載故障的觸發條件進行優化是很必要的。

經過分析，由于level2過載保護屬于緊停類保護，該保護功能在船艙內以及艙口附近起作用即可，回斗過程可以擴大保護范圍或者去掉該保護保證作業的連續性。因此，在程序中加以修改：在Programs/MainHoist/Load/2中添加自定義的功能塊Overload-1，左側輸入條件為起升實際高度，右側輸出條件為level1，level2過載故障的限定噸數。如下圖：

圖2　自定義模塊Over load-1

OverLoad-1功能塊內部邏輯關系：

從作業的安全性以及對設備的維護角度出發，設定k值如下：k1=80，k2=85，k3=k4=1000，k5=18。由功能塊內部邏輯關系可知，在抓斗實際高度低于18米時，level1為80噸，level2為85噸，一旦發生過載故障，司機開斗重新抓料，并控制在合理抓取量范圍內，保證安全；當抓斗實際高度高于18米后，level1，level2設定為1000噸，基本屏蔽掉過載保護，保證了回斗的連續性，避免了磕碰接料板的危險，同時也延長制動器、鋼絲繩的使用壽命，降低了設備的人力維修成本與物料使用成本。

經過以上幾點改造，解決了中控調度與CMS記錄不準確，不相同的問題，產量查詢基本一致，并且整船作業量對比偏差較大時通過K值調整也更加便捷。同時對level1，level2過載保護程序的優化不僅降低了丟斗現象的概率，更使得抓斗滿載回斗的連續性與安全性得到保證，降低了磕碰接料板事故的概率，也延長了鋼絲繩與主電機以及制動器的使用壽命，降低了設備維修更換的成本。

參考文獻：

［1]沙海明.ABB PLC之間通訊的程序處理［J/OL]；2008-8-27

［2]梁海濤.橋式卸船機的常見故障及改進措施［J]；工業設計；2011年07期

［3]劉盈.橋式卸船機自動控制系統研究［D]；浙江大學；2008年

作者簡介：李明，男，助理工程師，研究方向：橋式卸船機的自動控制。