皮帶防撕裂系統在橋式抓斗卸船機上的應用

文華兵 姚志明

摘要：為防止卸船機下方皮帶發生撕裂，研究并設計適用于橋式抓斗卸船機吊掛式緩沖托輥組結構的皮帶防撕裂系統。該系統將撕裂信號融入PLC系統保護中，加裝改造皮帶防撕裂裝置，采用軟鏈接方式支于緩沖托輥組之間，解決異物穿透皮帶造成的皮帶撕裂問題。同時，將落料口前段改造為折頁式擋板，并設置限位開關，解決異物卡在落料口造成的皮帶撕裂問題。該系統的應用能夠確保發生皮帶撕裂時運行的卸船皮帶機及時停機，有效減少皮帶撕裂長度，降低設備損失。

關鍵詞：港口；橋式抓斗卸船機；皮帶防撕裂系統

1 前言

無論何種碼頭物料流程，都必須由碼頭前沿的機械設備從船艙內將貨物取出來。橋式抓斗卸船機是目前世界上用于港口散貨船接卸的主要機械設備。

卸船機、皮帶機、堆取料機等組成流程化的卸船作業線，其中皮帶機輸送帶在卸船作業線中既起到串聯作用，又是承載機構，貫穿于整個流程中。由于廣泛采用鋼絲型繩芯來提高皮帶拉伸強度，但其縱向抗撕裂的能力并沒有得到提高，因此在作業過程中極易造成皮帶縱向撕裂，而皮帶使用量大、成本高，一旦發生皮帶撕裂事故，在短時間內將造成上百萬元的損失，嚴重影響生產。在此，針對橋式抓斗卸船機吊掛式緩沖托輥的特點，選用合理的皮帶防撕裂開關裝置，并結合中控皮帶流程PLC系統、卸船機PLC系統和網絡通信系統的原理，設計并安裝一套皮帶防撕裂系統。該系統能夠保證皮帶撕裂發生時卸船皮帶機馬上停機，避免事故的進一步擴大，減少因皮帶撕裂造成的直接損失和間接損失。

2 皮帶防撕裂系統設計思路

卸船機作為整個卸船流程的起始端，是皮帶機貨物的裝載設備。由于卸船機料斗上方安裝有格柵，可以防止大塊物料進入漏斗內部，因此，基本不存在大塊物料損壞皮帶的情況，主要需考慮小塊不規則物料、鐵棍、襯板等異物進入落料口造成的皮帶撕裂問題。在落料口處，異物卡壓撕裂和異物穿透撕裂所占比例達到800/a以上，因此主要針對上述情況進行設計。

煙臺港礦石碼頭2750倆卸船機落料口下方安裝的是吊掛式緩沖托輥，皮帶發生縱向撕裂基本有以下2種情況：一是異物穿透皮帶卡在緩沖托輥之間，針對這種情況，可以在緩沖托輥組安裝皮帶縱向撕裂檢測裝置，當異物刺穿皮帶或皮帶發生縱向撕裂時，檢測器會檢測到壓力變化，變換器就會輸出停機信號，保證在最短時間內使皮帶機停機；二是異物未能穿透皮帶，卡在落料口前端，針對這種情況，可以在落料口皮帶正傳動方向一側進行切割，改成折頁式擋板，在兩側用彈簧進行固定，并安裝檢測器。當異物撞擊擋板時，擋板與檢測器接觸，變換器輸出停機信號，使皮帶機停機。

通過對現場緩沖托輥數量及機械結構的分析，選擇7個萬向電纜式壓力傳感器和1個變換器作為防撕裂系統外部保護裝置。利用卸船機料斗操作站PLC的輸入模塊進行信號采集，通過卸船機主PLC輸出模塊將皮帶撕裂信號傳送給中控皮帶流程PLC模塊。為保證信號可靠、穩定，采用通信光纜進行傳輸，選用卸船機三合一電纜12路通信光纜中的一路備用光纜，建立卸船機與皮帶機之間的通信，實現卸船機防撕裂開關動作后皮帶流程停機的互鎖邏輯關系。

3 系統實現

3.1機械改造與安裝

3.1.1異物穿透皮帶，卡在緩沖托輥的解決方案

考慮到卸船機落料口緩沖托輥組會跟隨卸船機移動，皮帶機所使用的固定式防撕裂保護開關并不適用于卸船機。因此對皮帶防撕裂保護開關進行改型設計。利用折型連接板將撕裂保護開關裝置與緩沖托輥連接在一起，使其隨著緩沖托輥的擺動而擺動，避免兩者發生碰撞。

3.1.2異物未能穿透皮帶，卡在落料口前端的解決方案

將卸船機落料口（皮帶正傳動方向一側）擋板進行切割，并將擋板改成折頁式擋板，在擋板兩側用彈簧固定并設置限位開關檢測。

3.2電氣連接與控制

（1）將安裝在落料口活頁板側的1個壓力傳感器和皮帶下方緩沖托輥安裝的6個壓力傳感器通過串聯后接入變換器。AC220V電源作為變換器工作電源，現場7組檢測器通過串聯后接入4個輸入點。檢測器提供1個公共點和1個常開常閉點作為檢測輸出。為保證防撕裂裝置的可靠性，選擇常閉點作為變換器的信號輸出。

（2）根據卸船機料斗操作站PLC模塊的使用情況，選取輸入模塊HSVIM5的B7點作為現場信號的輸入點，輸入點所對應的原理圖號和變量地址分別為14CK50M和I00975。同時，將變換器的公共點和常閉點分別接入到端子排14TB2的39和101上，以實現PLC輸入模塊對現場檢測信號的采集。

（3）現場信號采集后，必須將輸出模塊傳輸到中控皮帶流程PLC系統中，才能實現現場防撕裂檢測器動作，使皮帶停機。選取料斗操作站的輸出模塊HSVOM4的A8點作為PLC的輸出點，所對應的原理圖號和變量地址分別為14DL35M和Q00948。同時，將A8點接入到端子排14TB2的158上。輸出模塊通過接線端子與卸船機上機電纜中的信號線連接，并將該故障信號傳至中控皮帶流程PLC模塊中。

（4）在卸船機及中控皮帶程序中增加相應的程序段。當防撕裂檢測器動作時，PLC輸入點I00975會檢測到信號的變化，由斷開狀態變為接通狀態，輸出點Q00948也會有由斷開狀態變為接通狀態，并將信號傳至中控皮帶機程序。皮帶機程序檢測到卸船機發送的皮帶撕裂信號后，會發出皮帶撕裂故障報警，使皮帶緊急停止，從而避免大規模皮帶撕裂事故的發生。

4 卸船機的功能多樣性、環保、高效需求

隨著港口發展，接卸物料、客戶需求的多樣化，要求卸船機向多功能方向發展。2000年以來出現了裝卸船一體機，如前卸、前裝，節約碼頭資源和不同物料，前卸、后裝，節約轉運能耗。

為了滿足客戶對環保要求的日益提高，卸船機降塵抑塵技術也需不斷改進。各制造廠家和用戶均極其關注料斗和出料系統的降塵和抑塵設施，想方設法利用各種技術減少抓斗卸料、料斗出料過程的粉塵溢出。目前多數是采用水霧降塵和合適的三面擋風板高度技術，有少量采用干霧降塵和合適的三面擋風板高度技術，在易揚塵的物料中也有采用負壓吸塵加布袋除塵系統降塵的技術。減少抓斗卸船過程中的粉塵溢出，越來越受到各方的重視，也是未來重點攻克的技術難題。

高效、節能、低故障率是卸船機適應未來船運發展的方向。隨著船運行業競爭加劇，船東對船舶滯停碼頭提出更苛刻的要求，一旦造成船舶碼頭滯留不但其費用大，還給港口碼頭卸船帶來較大壓力。對卸船機設計選型要求留有足夠的裕度，機電配套件要有高品質保證，以減少卸船機的維護工作量。目前中、大型卸船機在高配置要求中，國外的一些優質品牌占有較大優勢。當然國內也有些配套件品質己趕上了國外的品牌，能滿足卸船機高可靠性要求，只是宣傳不夠，沒有獲得用戶全面認可，這方面還有待卸船機廠家和配套件供應商做大量工作，通過提升產品質量和選型裕度，實現國產配套件的高可靠性。

5 結束語

橋式抓斗卸船機皮帶防撕裂系統可以從流程最初的卸船放料階段就開始對皮帶機系統起到檢測保護的作用，當皮帶有異物刺入或破損時，整個流程停機，既避免對當前皮帶造成長距離的撕裂，又避免異物對后續皮帶造成進一步的損壞，有效降低直接機損造成的經濟損失和間接生產損失。該系統同樣適用于其他港口類似設計的專業化流程設備，具有較大的推廣應用價值。

參考文獻

[1]陳海敏.一種利用料斗秤模擬給煤皮帶流量的方法[J].湖北電力.2005（04）

[2]橋式雙抓斗卸船機[J].重工與起重技術.2011（02）

（作者單位：上海振華重工港機通用裝備有限公司）