關于移動式連續裝船機電氣系統的優化設計研究

【摘 要】隨著科技的不斷發展，我國的運輸業也日益壯大。電氣系統在裝船機上的運用大大提高了作業效率，為我國的海運運輸做出了不小的貢獻。

【關鍵詞】連續裝船機；移動式；電氣系統

一、裝船機

裝船機是用于大型散貨船作業的連續式裝卸機械。裝船機一般是由過渡皮帶機，臂架皮帶機（帶式輸送機），伸縮溜筒、走行裝置、塔架、門架、俯仰裝置、尾車、回轉裝置等組成。按整機機構特點可以分為：固定式、移動式、弧線擺動式、直線擺動式等機型。

隨著對外開放的進一步深化，我國進出口的貨物在數量和種類上都有質的飛躍，因此大型裝船機在各大港口碼頭的作用日益顯著，極大地促進了電力、能源、冶金等行業的穩定和發展。然而在全球經濟一體化的社會大背景下，先進的生產力對散料運輸提出了更高的要求，與此同時，裝船機也得進行相應的優化升級，才跟得上社會生產技術的快速發展。

二、移動式連續裝船機電氣系統設計

（一）結構形式特點：拿一臺1200 t/h的移動式連續裝船機來說，其機型結構為俯仰回轉型結構，由裝船機本體和順岸帶式輸送機（包括卸料小車）兩部分構成了其整個裝船系統。其裝船流程基本上是按照以下流程進行的：

散料→順岸帶式輸送機→卸料小車→尾車帶式輸送機→臂架伸縮帶式輸送機→臂架頭部伸縮溜筒→裝船。

國內的大型裝船機基本上都是參照國際標準GB3811和歐洲FEM標準設計的，基于裝船機大型化，專業化，高效化等特點和實地作業要求，1200 t/h的移動式連續裝船機基本技術參數如下表所示：

（二）電氣系統設計：目前國內對裝船機電氣系統的優化設計研究主要集中在以下幾個方面并取得了非常好的成果，有的研究成果已經投入到實際應用當中。

1、自動裝船作業系統：由于自動裝船作業系統控制著多個機構進行有序地作業，要求其控制準確，反饋迅速并且安全可靠，因此，可以考慮自動裝船作業系統采用PLC技術和變頻控制方案。根據濕地作業情況，可以采用無線控制和現場控制兩種方式。通過HCB722無線遙控設備，配合現場控制，來控制裝船機的主要作業機構的運行，實現裝船機的正常作業。

2、安全保護系統：安全保護系統是裝船機電氣設計中至關重要的一個環節。在設計過程中應著重對系統的防和操作安全裝置進行優化設計。

針對防風安全裝置，可以在裝船機上裝置幾個可以實時檢測風速的數字風速儀，并將檢測信息與PLC系統相連，當風速較大時，PLC系統自動開啟防風程序；針對操作安全裝置，可以在換擋開關處安裝零位鎖定裝置，以防在操作中不慎誤碰開關導致設備運行，也可在主要的機構上安裝上急停開關和現場操作開關，這樣可以在遠距離操作出現失誤時進行現場應急。

3、中央控制系統：將PLC控制技術、網絡數據傳輸技術，計算機監控技術等應用到中央控制系統中來，可以在傳輸控制和生產管理中對整個流程的相關設備進行監控。

4、通訊傳輸系統：由于裝船機的通訊傳輸系統能夠集成控制前后方設備，因此，采用光纖通訊技術可以大大提高通訊效率，后方的中控室可以及時收到前方裝船機的操作控制指令，并通過接收設備及時顯示工作狀態。要采取硬接線方式對部分關鍵信號進行傳以提高控制指令的質量。假如前方設備在運行時出現問題，后方操作人員能在第一時間獲得信息，從而切斷后方運行指令，防止意外事故的發生。

三、環保裝船機的電氣系統優化設計

盡管國內的研究水平日漸提高，研究領域也在不斷擴展，但是裝船機的環保問題還沒有引起足夠的重視。因此本文著重對環保型裝船機的電控設計談一些看法。

裝船機要環保，那就必須采用先進的除塵系統，確保有揚塵特性的物料在輸送過程中能有很好的除塵效果。針對此問題長江航運研究所專門研制出1500t/h環保型裝船機。與傳統裝船機不同，該裝船機的電控系統在以下幾個方面做了優化：

（一）采用主供電回路配置：傳統裝船機的供電系統采用的是交—直—交變頻回路。但由于此款裝船機具有整機機構較多，部分機構功率較大等特點，所以采用的是主供電回路配置，將主供電電源集中輸送到電氣房的主電源柜，然后按照各個機構功率大小，運行效率，單位工作時間和保持符合平衡等要求，對機構進行組合分柜，用并聯方式給每一個傳動柜接入電源供電。

（二）各機構采用變頻驅動裝置：臂架皮帶機采用變頻傳動控制，使電動機以轉矩控制模式運行，在輸送物料不連續或不均勻的情況下，可以通過速度傳感器感知，將皮帶的受力情況反饋給控制系統，調節變頻器的輸出轉矩，既滿足裝船機的產能要求又達到了節能的效果，并且還可以反映一定的皮帶磨損情況。

既然是環保裝船機，那么它就得有非常強大的除塵功能。整機除塵機構是該裝船機的除塵主機機構。機構布置有負壓揚塵回收管路，科學合理地選取除塵器的布置位置、風管的布置形式，以及收塵點的布置位置。除塵器依靠其產生負壓將輸送風管吸收的揚塵吸附在其多組柱形吸附材料上，確保粉塵不超標外溢。當吸附材料上收集的揚塵到一定量后，通過瞬間壓入的氣體，將揚塵吹打掉并通過底部螺旋輸送設備和管路卸到裝船機的皮帶輸送線上。

由于輸送物料的過程中會出現物料不連續或不均勻的現象，因此可以在除塵風管的關鍵部位安裝壓力傳感裝置，當壓力傳感器測試的數據變化時輸出4~20mA的電流信號，驅動風機的變頻器按照壓力傳感器測出的電流信號回饋調節電動機的運行，進而調節主風機的轉速。這樣就可以實時優化除塵效果并起到節能效果。

（三）采用PLC控制系統：可以考慮采用西門子S7-300型PLC進行整機邏輯控制。各整機機構的變頻器通過西門子Profibus DP總線連接至Profibus DP1主控模板，各配電柜和操作臺通過Profibus DP總線連接至Profibus DP2主控模。其他各機構絕對位置編碼器采用Profibus DP總線形式，與司機室的風速儀和力矩限制器一起連接至PLC柜內的Profibus DP主控模板上，將相關位置信號及各種質量、幅度或起重量限制和即時風速信號通過Profibus DP總線傳送至PLC。

四、結語

利用高端技術全面優化移動式連續裝船機電氣系統是當今時代發展的必然要求，也符合市場的發展方向。讓裝船機在技術上能提高作業效率，在安全上能降低操作風險，在環保上能減少污染，節約能源，大力推進我國海運事業的蓬勃發展。

【參考文獻】

[1]陳麗昕，楊瑞.軌道移動式連續裝船機電氣系統的研制[J]. 港口裝卸，2007，06:27-28

[2]劉彥龍. 軌道移動式連續裝船機電氣系統的研制[J]. 科技創業家，2012，23:11.