鋪排船錨鋼繩設備監控預警保護系統研究

劉勇，萬鵬，唐從華，劉合文

（1．長江航道工程局有限責任公司，湖北 武漢 430013；2．長江武漢航道局，湖北 武漢 430000；3．長江武漢航道工程局，湖北 武漢 430014；4．中交第二航務工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430040

1 前言

目前長江航道整治所使用的鋪排船在錨纜繩設備設計上仍無一套完善的監控預警保護系統。出現問題后不能及時被發現和緊急停止設備。長雁1 號鋪排船在剛出廠施工時出現了一次纜繩打絞卡死故障，花了15 天時間才完全修復，漢工排6 號鋪排船改造出廠后僅1年多時間，先后出現過4 次類似問題。長雁1 號、漢工排6號兩條長江及沿海鋪排船的誕生為保障長江航道大發展大建設提供了堅實保障，為長江航道發展做出了巨大貢獻。但鋪排船無自航系統，施工時必須通過錨繩來移位，因此保證錨繩系統的正常運行尤為重要。錨繩設備監控預警保護系統可輔助船舶定位，避免錨鋼繩設備重大事故的發生，節約大量人力物力成本，避免了因設備故障影響施工進度和效率。

2 錨鋼繩設備監控預警保護系統分析

設計錨鋼繩設備監控預警保護系統，實現全天候的監控錨纜繩運行狀態，并可以在集控臺集中顯示鋪排船定位錨繩拋出多少米、拋錨速度等信息，輔助拋錨定位。監控容纜絞車及艙內摩擦絞車、排纜器的運行狀態，出現故障能及時發出預警并在發生較大事故等緊急情況下自動切斷動力，停止并保護設備。目前國內尚無鋪排船錨纜繩監控保護系統課題，本科研成果可以達到國內領先水平，填補國內空白。此方案幾乎收集了所有與錨絞車相關的運行狀態信息，通過智能微電腦和PLC 進行數據分析處理，具有系統穩定性高，智能程度高，適應能力強，能全天候實施監控等特點。

3 輔助拋錨定位功能設計

監控錨繩拋出多少米、拋錨速度等信息，可利用增量式旋轉編碼器檢測摩擦絞車和容纜絞車旋轉角度和方向，通過圓周換算出纜繩移動的速度和距離，并集中在集控臺(駕駛臺)顯示。原理圖如下圖1所示：

圖1 摩擦絞車測速測距原理圖

4 預警系統設計原理

利用光電開關檢測排纜器工作情況及容纜絞車纜繩堆疊情況。如果兩絞車出現不同步、排纜器工作異常或容纜絞車纜繩堆疊異常均可以向控制臺發出預警信號。

（1）采集數據。①采集摩擦絞車數據，包括轉速、轉動方向、放纜長度等；②采集容纜絞車數據，包括轉速、轉動方向、排纜器動作行程、排纜高度、液壓電磁閥動作方向；③集控臺單動，聯動信號。

（2）分析數據。數據收集之后由微處理芯片進行數據分析處理，判斷是否向集控臺預警。在集控臺由PLC 收集微處理器分析處理的數據，通過液晶觸摸屏顯示錨繩設備工作狀態。如圖2所示。

圖2 監控預警示意圖

5 保護系統設計

檢測到以下緊急情況時，及時切斷液壓、電機等動力系統停止并保護錨繩設備。

（1）發出預警信號后長時間無人處理。

（2）排纜器不工作，并且纜繩堆積過高。

（3）容纜絞車與摩擦絞車運行方向相反。

（4）容纜絞車與摩擦絞車長時間不同步。

預警保護示意圖如圖3所示。

圖3 預警保護設計示意圖

6 結論

（1）目前國內尚無鋪排船錨纜繩監控保護系統課題，本科研課題可以達到國內領先水平，填補國內空白。

（2）此方案幾乎收集了所有與錨絞車相關的運行狀態信息，通過智能微電腦和PLC 進行數據分析處理，具有系統穩定性高，智能程度高，適應能力強，能全天候實施監控等特點。

（3）本課題的研究成果可以應用于長江及沿海鋪排船等無自航動力依靠錨機定位的工程船舶，市場需求前景和推廣應用領域廣闊。