汽車棧橋應急控制改進

彭林

摘要：汽車棧橋作為連接渡輪和碼頭的唯一通道，是碼頭汽車滾裝作業的核心設備，為了提高設備的應急操作能力，通過增設小流量泵組，并引入船電供電，將原有自動化運行過程分解為各機構的單動手動控制，實現應急情況下控制棧橋設備的應急操作，確保設備的有序運行。

【關鍵詞】汽車棧橋；應急控制；船電接入

中鐵渤海鐵路輪渡公司經營跨海鐵路和汽車滾裝運輸業務，汽車通過汽車棧橋從碼頭待渡場安全駛入渡輪汽車艙。汽車棧橋設備是連接渡輪和a碼頭的唯一通道，設備可靠運行是碼頭滾裝汽車上下渡輪作業的關鍵核心。為提高汽車棧橋設備的可用性，在原有汽車棧橋設備系統增設應急操作系統，實現在應急情況下設備的有序使用。

1.汽車棧橋液壓電控設備構成

液壓系統通過執行油缸驅動鋼梁升降及搭接渡輪隨動運行和棧橋支撐位置的鎖定運行。液壓系統由液壓泵站、兩組升降油缸、兩組鎖定油缸及相關配套閥件和管路系統組成。其中液壓泵站包含兩套互為冗余的液壓柱塞泵，為系統提供液壓動力。

控制系統用于協調和控制棧橋設備各部件有序運行，其中主控制系統由基于PROFIBUS總線網絡的S7-300系列PLC控制站和操作顯示屏組成，根據系統控制對象分布，分為操作臺主控站、現場柜控制站和液壓站控制站三大部分，在操作臺處還設置有TP270操作觸摸屏用于監控汽車棧橋運行狀態。系統中還設置有單相不間斷UPS電源，保障執行控制閥件的可靠運行。設備操作通過按下設在操作臺上的啟動按鈕一鍵完成。

2.設備應急改進需求分析

汽車棧橋液壓泵為液壓系統提供動力，根據系統運行的不同階段的需要，控制系統調整柱塞泵輸出可控流量滿足設備在不同工藝段液壓驅動系統的需求。液壓泵組流量控制是通過PLC系統模擬量輸出模塊驅動帶有閉環反饋的泵組控制器實現的，優點是能夠滿足系統不同工藝段控制要求，控制精度較高，但缺點是控制較為復雜，一旦泵組控制器部分出現故障，將導致泵組無法使用，系統液壓動力的喪失。

設備動力電源來自港區變電所，作業中供電電源喪失將造成汽車棧橋停止運行，棧橋無法脫離渡輪且渡輪也無法離港，中斷運輸。

汽車棧橋的運行由PLC系統自動控制完成，系統實時檢測反饋狀態，控制棧橋設備各機構協調運行。其優點一鍵操作能自動完成設備全部操作，缺點是一旦某個進程故障造成自動化流程無法順序執行，導致設備停用風險。

通過以上分析，確定系統增設后備供電和應急液壓動力單元，并對系統自動化流程進行應急改進是汽車棧橋應急改進的目標。

3.增設應急泵系統

系統中增設一套葉片泵單元應急泵組，為棧橋設備液壓系統提供恒定液壓動力，獨立與原有復雜的柱塞泵及其控制系統，避免設備泵組單元故障導致系統喪失液壓驅動力造成的設備停用，實現在原有液壓泵系統出現故障時啟動應急泵組替代提供液壓動力單元要求。應急泵組由泵電機直接驅動運行，泵組電機采用星三角方式啟動控制，泵組設有電機過載保護監測，實現對泵組電機的保護。

采用應急泵替代原有柱塞泵系統棧橋設備升降速度下降，但簡化了泵組控制方式，降低泵組電機功率，保證了系統額定壓力不變，滿足棧橋應急情況下各工藝段運行需求。

4.應急泵組電源的改進

為確保應急泵組的供電持續有效，對應急泵組電源供電進行雙路供電改進，除選用港區外供電系統為應急泵組提供電源外，還從靠近汽車棧橋泵房的渡船船艉處引入船電作為應急泵組的備用電源，確保應急泵組供電持續可靠。

應急泵組降低了液壓動力需要容量，為從船艉處接入船電提供條件。在電源轉換回路中設置了單刀雙擲轉換開關，實現了船電與市電的安全隔離。另外在電源系統中設置相序檢測開關，確保船電接入時設備相序正確。在船電電源接入端還設置快速連接插頭用于連接，提高應急情況下快速響應能力。

5.執行機構單動控制應急改進

針對自動化系統出現故障，設備流程無法繼續執行導致設備故障停機問題，采用單動控制手動操作汽車棧橋各執行閥件動作，實現設備在應急情況下的持續運行。根據汽車棧橋動作要求，設置升降機構、鎖定機構手動操作按鈕，驅動執行機構單步動作。

改進中在原有控制執行機構PLC自動輸出控制回路旁增加一套單動按鈕操作回路。在控制系統中設置正常和應急操作系統切換控制開關，通過控制開關選擇切換正常模式和應急模式下控制系統供電電源。各執行機構控制系統中分別增加單動操作按鈕，通過系統中各位置狀態反饋檢測開關對單動操作進行保護，防止單動操作機構超限運行。自動回路和手動控制回路并聯接入后驅動執行機構控制閥件。回路中還設置有機構狀態指示燈，用于操作人員確定系統狀態，機構指示燈回路獨立于自動和手動控制回路。

通過手動操作部分的控制改進，直接驅動各部分執行機構的動作，解決了汽車棧橋各機構單動控制要求，實現汽車棧橋在應急情況下的升降運行驅動。

6.結束語

通過以上分析應急船電接入有效解決了碼頭現場因外供電缺失造成棧橋設備停用的問題，為碼頭設備應急電源的引入提供了新的解決方案。

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