淺談系統(tǒng)化設(shè)備裝船機移艙工藝的提升

段 凱，李軼鳴

（天津港中煤華能煤碼頭有限公司，天津 300459）

0 引言

天津港煤碼頭公司是以科技、環(huán)保、高效著稱的國際大型煤炭裝卸專業(yè)化企業(yè)，隨著北煤南移的前進步伐，2001 年以一套世界先進的系統(tǒng)聯(lián)動的大型散貨傳輸設(shè)備全面投產(chǎn)，現(xiàn)有4 個大型泊位，碼頭岸線長1110 m，前沿最大水深-19.6 m，可停靠15～20萬噸級的作業(yè)船舶，碼頭堆場面積30 萬平米。

系統(tǒng)設(shè)備是由翻車機、堆料機、取料機、裝船機及相應(yīng)的皮帶機所組成的具有國際領(lǐng)先技術(shù)含量的系統(tǒng)化傳輸設(shè)備，而在使用過程中，如何充分發(fā)揮好其先進現(xiàn)代化設(shè)備的正常運行并挖掘設(shè)備潛力，發(fā)掘設(shè)備的工藝缺陷并進行完善，不斷提高設(shè)備的完好率和使用率，成為其亟待解決的重要問題。通過多年的作業(yè)實踐經(jīng)驗，總結(jié)發(fā)現(xiàn)了裝船機在移艙過程中存在等待“允許移艙信號”時間過長的問題，針對此問題，提出了對裝船機的移艙工藝進行改造。

1 裝船機

安裝在固定軌道上的大型散貨裝船機是系統(tǒng)聯(lián)動的大型散貨傳輸設(shè)備的重要組成部分，由走行裝置、門架、塔柱、俯仰裝置、懸臂、伸縮裝置、懸臂皮帶機、裝載溜槽和尾車等主要裝配部件組成。裝船機是整個取料流程的最后一道環(huán)節(jié)，負責將煤炭裝運上船。煤炭從碼頭皮帶機輸送到裝船機尾車，通過尾車溜槽落到裝船機懸臂皮帶機，而后通過懸臂溜筒、可上下擺動、左右旋轉(zhuǎn)的拋料鏟在船艙內(nèi)實現(xiàn)煤炭的均勻布料，完成整個裝船過程。

2 取料流程和移艙

取料流程是由中控室選擇一條裝船路徑，包括取料機及相應(yīng)的地面皮帶、轉(zhuǎn)接皮帶、碼頭前沿皮帶及相應(yīng)的裝船機。

裝船機在進行裝船作業(yè)時，需要在不同艙位進行移動，稱此過程為移艙。移艙就是當取料量達到所裝艙口的裝載計劃時，裝船機司機通過在控制臺上的移艙轉(zhuǎn)換開關(guān)，發(fā)出一個移艙請求信號給中控室，中控室將信號轉(zhuǎn)發(fā)給取料機，取料機自動停止取料并將懸臂抬起，然后將此信號發(fā)送給中控室，經(jīng)過一段時間的延時，以確保取料流程沿線的皮帶上無煤后，裝船機將收到中控室的反饋信號，也就是允許移艙信號，然后裝船機才可以抬起懸臂，移到所要求的艙口。準備就緒后由裝船機司機發(fā)送移艙完成信號給中控室，中控室將其轉(zhuǎn)發(fā)給取料機，取料機開始取料。整個移艙過程結(jié)束。

通過多年的實際工作經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)裝船機在移艙過程中等待“允許移艙信號”的時間過長，這樣造成裝船機在物料走盡后有很長的空轉(zhuǎn)時間。包括整個取料流程中的所有設(shè)備都在空載運行，其目的就是為了等待“允許移艙信號”，這樣不僅造成整個取料流程設(shè)備的電能浪費，更加影響著整體的作業(yè)效率。于是首先對于裝船機移艙時間進行了分析。

3 裝船機移艙時間分析

（1）裝船機顯示裝艙噸數(shù)到達中控室所下達的作業(yè)噸數(shù)，裝船機發(fā)送移艙請求信號，取料機斗輪抬起，中控室高位PLC 開始進行延時計時，此時裝船機不允許進行移艙作業(yè)，懸臂只能在作業(yè)角度即-12.5°～14.8°進行裝船作業(yè)。根據(jù)不同取料機所處場地位置的不同，設(shè)定的延時時間也不相同，當裝船機與1 號取料機進行取料作業(yè)時需等待300 s，與2 號取料機進行取料作業(yè)時需等待310 s，與堆取料機進行取料作業(yè)時需等待320 s。當計時到設(shè)定時間后，由高位PLC 自動發(fā)送“允許移艙”信號，此時裝船機可以移艙。根據(jù)作業(yè)船舶的實際情況，懸臂上升至可移艙角度后裝船機開始向預(yù)裝艙位行駛。在此過程中，懸臂上升至25°時，懸臂皮帶自動停止。

（2）當裝船機行至預(yù)裝艙位，司機控制懸臂下降，程序設(shè)定當懸臂降至25°時懸臂皮帶自動啟動，并且當懸臂進入工作角度15°時，裝船機才可以向取料機發(fā)送“移艙完成”信號，取料機開始進行取料作業(yè)。

4 工藝改造思路

在對裝船機移艙的時間進行全面分析后，隨后又進行了作業(yè)現(xiàn)場的實際用時測試。

（1）由于裝船機和取料機都是沿固定的皮帶廊道移動來實現(xiàn)煤炭取裝作業(yè)的，所以它們的作業(yè)位置是不固定的。經(jīng)過對不同取料機在不同位置的實際測試得出結(jié)論，當裝船機發(fā)送“移艙請求”信號后，取料機停止取料，從此時到裝船機物料走盡最長實際用時210 s，最短實際用時190 s。如果能夠在裝船機物料走盡后不等待“允許移艙”信號而提前移艙，平均可以節(jié)省110 s 的等待時間。

（2）由于PLC 程序設(shè)定裝船機懸臂在25°以下懸臂皮帶才可以啟動，在14.8°以下才可以發(fā)送“移艙完成”信號。于是經(jīng)過現(xiàn)場實際計時測試，裝船機懸臂從25°降至15°最短用時50 s，最長用時60 s。如果讓裝船機提前發(fā)送“移艙完成”信號，取料機可以提前進行取料作業(yè)，平均節(jié)省55 s 的等待時間。

根據(jù)工藝改造的思路，工藝改造的思路電路如圖1 所示，確定改造方案的實施步驟如下。

圖1 裝船機移艙工藝改造電路

（1）加裝轉(zhuǎn)換開關(guān)，屏蔽中控室高位PLC 計時后反饋的“允許移艙”信號，使裝船機能夠不用等待計時器的計時而提前將裝船機懸臂抬起進行移艙。同樣使用轉(zhuǎn)換開關(guān)，使裝船機能夠在25°時發(fā)送移艙完成信號，取料機收到移艙完成信號后提前進行取料作業(yè)。

（2）修改PLC 程序，使轉(zhuǎn)換開關(guān)在轉(zhuǎn)向相應(yīng)的擋位時，各功能能夠正常工作。

（3）由于該轉(zhuǎn)換開關(guān)的操作需要裝船機司機來進行，所以要修改裝船機的操作界面，讓司機能夠了解正在進行的操作。

5 實施情況

5.1 模式選擇

首先要選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)，因為轉(zhuǎn)換開關(guān)要完成“提前移艙”和“提前完成”兩種狀態(tài)，并且在正常作業(yè)中要回到空擋擋位，所以選擇一個有3 個擋位的轉(zhuǎn)換開關(guān)。然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝在裝船機控制臺面板上。以此來控制發(fā)送“提前移艙”和“提前完成”信號。

5.2 提前移艙PLC 程序修改

修改PLC 程序，首先選用模塊空位I：122/16 點作為“提前移艙”信號，對應(yīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的“提前移艙”檔位；選用模塊I：122/17 點作為“提前完成”信號，對應(yīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的“提前完成”擋位。然后通過RSLogix5 編程工具，對PLC 的程序進行重新修改。“提前移艙完成”選擇如圖2 所示。

圖2 “提前移艙完成”選擇

（1）首先在PLC 程序中找到LAD32-TRANSROUTE_0021 行，在該程序行中的XIC 指令I(lǐng):121/16 是“移艙請求”信號對應(yīng)的檢測點。為了確保安全，必須使“提前移艙”信號的發(fā)送在發(fā)送“移艙請求”信號之后，所以在I:121/16 之后加入XIC 指令I(lǐng):122/16，對應(yīng)I:122 模塊的14 號點，連接轉(zhuǎn)換開關(guān)的“提前移艙”擋位。至此，提前移艙功能基本可以實現(xiàn)。移倉請求程序如圖3 所示。

圖3 移艙請求

（2）由于完成信號主要控制的是流程的啟動運行并通知取料機開始取料，所以在裝船機PLC 程序中的LAD32-TRANSROUTE_0018 行插入XIC 指令I(lǐng):122/17，并插入時間計時器T4:106 的完成指令DN 以便跳過“移艙完成”指令的程序限制，以此來控制“提前移艙”的信號發(fā)送。為了確保安全，在LAD32-TRANSROUTE_0015 行插入計時器T4:105 計時120 s。要求裝船機懸臂從25°下降至15°必須在120 s 之內(nèi)完成，以確保取料機取料后物料到達裝船機時，裝船機的懸臂能夠到達工作角度，如果因非正常原因120 s 內(nèi)裝船機懸臂未降至工作角度，整個取料流程立即停止確保安全作業(yè)。隨后將I:122 模塊的17 點與轉(zhuǎn)換開關(guān)的“提前完成”檔位連接，以完成“提前移艙”的控制。120 s“移艙完成”等待時間程序如圖4 所示。

圖4 120 s“移艙完成”等待時間

（3）修改顯示界面，在裝船機界面文件的狀態(tài)一欄中加入“提前移艙”和“提前完成”的顯示。當轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“提前移艙”擋位，狀態(tài)欄中顯示“提前移艙”，并且進行紅色閃爍，以提示操作司機目前的工作狀態(tài)。同理，轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“提前完成”擋位，狀態(tài)欄中顯示“提前完成”，并進行紅色閃爍。至此，整個工藝改造全部完成。移倉工藝程序設(shè)計流程如圖5 所示。

圖5 移倉工藝程序設(shè)計流程

6 結(jié)束語

此縮短裝船機移艙時間工藝技術(shù)改造，通過對于原有設(shè)計中不適用于目前現(xiàn)場設(shè)備情況的設(shè)定，進行工藝上的改造革新，使裝船機能夠提前進行移艙作業(yè)，并且裝船機行至待裝艙位，通過發(fā)送提前完成信號，使取料機能夠提前取料。不僅提高整體作業(yè)效率，更為公司節(jié)約大量電能，在港口散貨運輸設(shè)備中，有很好的推廣價值。