門座式起重機作業散貨時抓斗抓取量實時控制

李 濱，鄭世偉，付鵬飛，王 軼

（日照港股份三公司，山東日照 276800）

0 引言

日照港股份三公司現有門座式起重機（以下簡稱門機）41臺，25 t 門機19 臺，40 t 門機22 臺；抓斗112 臺，其與門機的配比是2.58 倍，與嵐山公司和二公司的配比5.3 倍相比，懸殊較大，尤其是40 t 門機的配套抓斗更少，在裝卸比重較高的貨物時，無論是選用大斗容還是小斗容的抓斗，會出現2 種現象。

（1）小斗容的，抓滿時根本達不到40 t，效率低。

（2）大斗容的，易造成超載現象，需要再次打開抓斗，放出部分貨物，延長了作業時間，降低了作業效率。

1 項目改造

1.1 設計原理

在抓斗下降直至貨垛的過程中，使每次抓斗降至貨垛時4根鋼絲繩的松緊狀態基本一樣。也就是確保每次抓斗開始抓取貨物時，其起始狀態基本上都是相同的。原因在于：在門機作業過程中，每次抓斗降至貨垛時，4 根鋼絲繩的松緊狀態與前一次都不一樣，這造成了每次抓斗抓取貨物時，起始狀態都不一樣，即便后續的控制方式相同，抓取量也不相同。

抓斗開始閉合時（開始抓取貨物），通過控制支持、開閉2 個機構的配合，到達控制抓取量的目的。引入重量傳感器信號參與抓取量的控制，結合操作人員的經驗，實施控制深挖量，縮小每次抓取量的差距。

1.2 安裝說明

在司機室聯動臺上加裝調節旋鈕用作抓取量調整控制。信號進入PLC 后，通過程序運算，有效控制抓斗抓取重量，流程：①調整聯動臺安裝旋鈕（圖1）；②信號傳輸進入PLC（圖2），并在PLC 內完成運算，進而控制抓斗抓取量。

圖1 聯動臺安裝調整旋鈕

圖2 PLC 電氣柜

1.3 數據分析

在公司西港區泊位門機上安裝運行，測試數據見表1 和表2。

表1 測試數據1

通過表1 統計看出，普通門機和采用抓斗量控制門機在同時作業同一條船的同種貨類時，采用抓取量控制門機比普通門機提升作業效率3.73%～16.70%，即此種控制方式對不同貨類都有提升作業效率的作用。

通過表2 統計可以看出，6 名不同司機分別操作普通門機和采用抓取量控制門機作業時，每名司機操作采用抓取量控制的門機作業效率分別提高0.27%～15.96%，即此種控制方式能夠適應大部分操作人員。

表2 測試數據2

2 項目改造的經濟價值及意義

2.1 經濟價值（以7 臺40 t 門機為例）

節省不同斗容抓斗的研發、制造、管理成本。按減少儲存一種斗容的抓斗，每臺抓斗按2.5 萬元計算，公司7 臺門機需要大約9 臺抓斗（2 臺備用），共節約成本22.5 萬元。

7 臺40 t 門機裝卸一條15 萬噸級別的煤炭貨船，時長約45 h，加上靠離泊的時間（5 h 左右），一共需要約50 h。在作業條件及設備正常運行的最優化狀態下，7 臺40 t 門機一年作業量為2528 萬噸。按提升3%的作業效率計算，提升后一年的作業量約為2699 萬噸，提高171 萬噸。按公司2016 年實際作業量2360 萬噸，相當于理想條件的93.35%計算，則可提高作業量159.63 萬噸。每噸作業量利潤按8 元計算，則一年可創造經濟效益1277.04 萬元。

2.2 改造意義

相比傳統的根據貨類比重的不同而選擇不同斗容的抓斗，該設計方案實施后可取到有2 點效果。

（1）減少儲備抓斗的種類和數量，實現一種斗容的抓斗就能滿足作業不同貨類的需要。降低了抓斗的各方成本費用，同時提高了安全系數。相比目前依靠司機的個人操作水平、經驗來控制抓斗的抓取量，此項目的運行可以大大改善這一點，降低對操作水平的要求。

（2）操作簡單，轉換方便。在作業某種貨物時，能夠避免貨種類不同更換抓斗的需求，從而減少更換抓斗的時間，降低人工費用。只需司機轉動開關即可，達到提升作業效率的目的。

3 應用意義

該設計方案實施后既可以提高接卸比重較高貨物的作業效率，同時也避免了因超負荷對門機自身的傷害，保證了人機安全。此外此系統的應用也降低了對門機司機操作水平的要求，減輕了司機的勞動強度，降低了事故發生概率。