抑塵漏斗在散糧流程線上流量自動控制的改造和應用

◎ 馬 飛

（連云港東糧碼頭有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 項目背景和意義

在港口散糧作業中，門機是卸船作業中的主要設備，門機抓料直接進入氣墊皮帶機中，進而進入后續流程。由于門機作業的不連續性，流量與下序設備不匹配，出現不足或過載，在遇到更換流程、故障時，溝通操作不當會造成故障擴大，門機散糧作業流量及保護問題成為影響卸船效率的一大瓶頸。本文提出了應用無線通信技術將門機與中控室的控制系統實現一體化的設計與應用，努力破解效率不足且存在安全生產的問題。

2 現狀

為了滿足生產需要，實現流量自動匹配，同時滿足安全保護的功能，就必須對門機及中央控制系統進行融合，進行自動控制和聯鎖保護的改造。

2.1 門機控制系統

連云港東糧碼頭有限公司采用3臺青島海西MQS型25 t門座起重機，在船舶滿倉時，平均可以達到430 t·h-1的作業效率，如果匹配1 000 t·h-1的氣墊皮帶機，則需要3臺門機。抑塵漏斗采用西門子S300控制系統，在駕駛室設置操作臺，通過實時通信實現人工的遠程操作。流量控制上，通過電動流量閘門來實現，采用手動控制方式進行操作。

2.2 中央控制系統

連云港東糧碼頭有限公司中控室采用施耐德昆騰系列，上位機采用西雅特組態，在下序皮帶機中，安裝皮帶流量秤，通過上位機組態實時觀察皮帶機流量，在轉換流程及流量異常時，通過對講機與司機進行溝通，實現流量調節。在下序設備發生故障時，通過對講機通知司機停止作業，關閉流量閥門。

3 改造方案

為了節省改造成本，利用現有系統實現門機中控的融合，通過流量閘門自動控制，實現流量匹配且安全可控。因此，需要實現西門子S300CPU（圖1）與施耐德昆騰67160CPU（圖2）的通信。門機是移動作業的，設計階段未設計通信電纜卷筒，因此在不增加改造費用的情況下，采用達泰無線傳輸模塊，實現漏斗西門子與中控室施耐德的開關量及模擬量的信號傳輸。實現系統融合，不但可以實現保護聯鎖，還可以在作業流程設置階段，預設各臺門機作業量及流量閘門的開度，更能及時根據流量情況及漏斗料位開關，實現閘閥門自動調節，達到額定作業效率。改造后的自動控制流程如圖3。

圖1 西門子S300控制系統圖

圖2 施耐德67160CPU圖

圖3 自動控制流程圖

4 方案實施

4.1 流量控制改造

4.1.1 流量閘門編碼器

購置編碼器、轉換器，將編碼器的信號轉換并傳輸至PLC內，再通過距離轉換，在駕駛室的操作面板上及中控室界面上（圖4）顯示出來，可以直觀地看到流量閘門的位置，如圖5所示。在流量閥門關門到位的位置上，設置一個接近開關，作為零點校準位置。在每個班次作業完成后，流量閘門觸碰至關門到位的限位信號后，實現零點校準，確保開度準確。

圖4 中控室上位機界面圖

圖5 流量閘門圖

4.1.2 流量測試

連云港東糧碼頭有限公司抑塵漏斗采用流量閘門尺寸為800 mm×600 mm，流量通過能力為1 000 t·h-1。首選對皮帶機秤進行精確校驗，在作業期間，通過流量閘門的開度位置進行流量測試，得出滑動門開度與流量的關系，再通過軟件的編輯，繪制開度與流量的界面。

4.1.3 門機料位監測

在門機抑塵漏斗內安裝兩個螺旋料位儀，分別為低料位與高料位，實時監測門機漏斗內糧食情況，是否積料或不足，將信號傳輸至門機駕駛室及中控室，司機及中控室人員可以隨時掌握門機作業情況。

4.1.4 秤上斗料位監測

連云港東糧碼頭有限公司采用托利多斗秤，作業額定效率為1 000 t·h-1，在秤上斗內安裝兩個螺旋料位儀，分別為低料位與高料位，實時監測秤上斗的料位情況，判斷卸船效率與進倉效率是否匹配，在換倉情況下，料位達到中料位后，中控PLC自動減少門機流量閘門的開度，來確保安全。

4.1.5 流量預設

在作業前，根據船舶艙內貨物情況，為了做好卸船期間，船舶的平穩，實現高效卸船，提前預設3臺門機的作業量。通過在中控室上位機組態中設置該倉的作業量，系統會調整3臺門機的流量閘門開度，即可實現作業量預設。

4.1.6 控制方式選擇

門機駕駛室漏斗操作柜上設置一個“中控/現場”的旋鈕開關，當開關旋轉至中控室，即可被中控室自動控制；旋轉至現場位置后，由駕駛室司機進行操作。

4.1.7 流量自動控制

流量刻度通過預設，司機在作業期間如操作不當造成效率低下或高料位，就會發出流量異常的報警信號。如有特殊原因造成流量不足后，即可通知中控室，中控室根據情況，設定臨時作業量，系統自動進行流量調整。

4.2 聯鎖保護改造

4.2.1 下序設備故障保護

在門機的下序設備發生故障時，上游設備立即停機，對應停機信號通過無線傳輸給門機，使得門機流量閘門自動關閉，并報警。

4.2.2 漏斗系統故障保護

門機防塵漏斗包含除塵器2臺、排灰絞龍及關風機、排水氣動翻板、倉壁振動器和電動閘門，當發生故障時，漏斗控制系統會發出報警信號，并關閉流量閥門，同時通信至中控系統。

5 改造實施效果

通過對控制系統的改造，在使用初期經過不斷試驗與調試，達到了預期的效果，可以實現船艙作業量的預設、門機流量閘門的自動控制、聯鎖保護，完成了門機作業流量自動控制的改造工程。目前，連云港東糧碼頭有限公司32#泊位卸船效率達到了1 000 t·h-1。

6 改造成本

購置絕對值編碼器3個，共計1萬元；SM331模擬量模塊3個，共計0.8萬元；達泰通信模塊5萬元；螺旋料位器5個，共計1.2萬元；北京申克皮帶秤1 000 t·h-1費用11.6萬元；安裝改造費用15萬元。

7 結論

通過集中設備管理系統與自動控制系統的改造結合，不但提高了設備管理效率，可及時發現問題，做好預防性維修，同時也能通過數據發現設備缺陷及節能的方向，為散糧系統節能降耗做好基礎，為實現四化建設做好基礎技術。