淺談系統(tǒng)化設(shè)備裝船機(jī)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(jìn)步伐，2001 年以一套世界先進(jìn)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(jī)、堆料機(jī)、取料機(jī)、裝船機(jī)及相應(yīng)的皮帶機(jī)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(jìn)現(xiàn)代化設(shè)備的正常運(yùn)行并挖掘設(shè)備潛力，發(fā)掘設(shè)備的工藝缺陷并進(jìn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)發(fā)現(xiàn)了裝船機(jī)在移艙過程中存在等待“允許移艙信號”時(shí)間過長的問題，針對此問題，提出了對裝船機(jī)的移艙工藝進(jìn)行改造。

1 裝船機(jī)

安裝在固定軌道上的大型散貨裝船機(jī)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(jī)、裝載溜槽和尾車等主要裝配部件組成。裝船機(jī)是整個取料流程的最后一道環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)將煤炭裝運(yùn)上船。煤炭從碼頭皮帶機(jī)輸送到裝船機(jī)尾車，通過尾車溜槽落到裝船機(jī)懸臂皮帶機(jī)，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(shí)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(jī)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(jī)。

裝船機(jī)在進(jìn)行裝船作業(yè)時(shí)，需要在不同艙位進(jìn)行移動，稱此過程為移艙。移艙就是當(dāng)取料量達(dá)到所裝艙口的裝載計(jì)劃時(shí)，裝船機(jī)司機(jī)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(jī)，取料機(jī)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(shí)間的延時(shí)，以確保取料流程沿線的皮帶上無煤后，裝船機(jī)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(jī)才可以抬起懸臂，移到所要求的艙口。準(zhǔn)備就緒后由裝船機(jī)司機(jī)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(jī)，取料機(jī)開始取料。整個移艙過程結(jié)束。

通過多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)裝船機(jī)在移艙過程中等待“允許移艙信號”的時(shí)間過長，這樣造成裝船機(jī)在物料走盡后有很長的空轉(zhuǎn)時(shí)間。包括整個取料流程中的所有設(shè)備都在空載運(yùn)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(fèi)，更加影響著整體的作業(yè)效率。于是首先對于裝船機(jī)移艙時(shí)間進(jìn)行了分析。

3 裝船機(jī)移艙時(shí)間分析

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

（2）當(dāng)裝船機(jī)行至預(yù)裝艙位，司機(jī)控制懸臂下降，程序設(shè)定當(dāng)懸臂降至25°時(shí)懸臂皮帶自動啟動，并且當(dāng)懸臂進(jìn)入工作角度15°時(shí)，裝船機(jī)才可以向取料機(jī)發(fā)送“移艙完成”信號，取料機(jī)開始進(jìn)行取料作業(yè)。

4 工藝改造思路

在對裝船機(jī)移艙的時(shí)間進(jìn)行全面分析后，隨后又進(jìn)行了作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際用時(shí)測試。

（1）由于裝船機(jī)和取料機(jī)都是沿固定的皮帶廊道移動來實(shí)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(jī)在不同位置的實(shí)際測試得出結(jié)論，當(dāng)裝船機(jī)發(fā)送“移艙請求”信號后，取料機(jī)停止取料，從此時(shí)到裝船機(jī)物料走盡最長實(shí)際用時(shí)210 s，最短實(shí)際用時(shí)190 s。如果能夠在裝船機(jī)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(shí)間。

（2）由于PLC 程序設(shè)定裝船機(jī)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(shí)際計(jì)時(shí)測試，裝船機(jī)懸臂從25°降至15°最短用時(shí)50 s，最長用時(shí)60 s。如果讓裝船機(jī)提前發(fā)送“移艙完成”信號，取料機(jī)可以提前進(jìn)行取料作業(yè)，平均節(jié)省55 s 的等待時(shí)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(shí)施步驟如下。

圖1 裝船機(jī)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(jì)時(shí)后反饋的“允許移艙”信號，使裝船機(jī)能夠不用等待計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)而提前將裝船機(jī)懸臂抬起進(jìn)行移艙。同樣使用轉(zhuǎn)換開關(guān)，使裝船機(jī)能夠在25°時(shí)發(fā)送移艙完成信號，取料機(jī)收到移艙完成信號后提前進(jìn)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(shí)，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(jī)司機(jī)來進(jìn)行，所以要修改裝船機(jī)的操作界面，讓司機(jī)能夠了解正在進(jìn)行的操作。

5 實(shí)施情況

5.1 模式選擇

首先要選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)，因?yàn)檗D(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(jī)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P(yáng)LC 程序修改

修改PLC 程序，首先選用模塊空位I：122/16 點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行重新修改?！疤崆耙婆撏瓿伞边x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(diǎn)。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(diǎn)，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(shí)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(yùn)行并通知取料機(jī)開始取料，所以在裝船機(jī)PLC 程序中的LAD32-TRANSROUTE_0018 行插入XIC 指令I(lǐng):122/17，并插入時(shí)間計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器T4:105 計(jì)時(shí)120 s。要求裝船機(jī)懸臂從25°下降至15°必須在120 s 之內(nèi)完成，以確保取料機(jī)取料后物料到達(dá)裝船機(jī)時(shí)，裝船機(jī)的懸臂能夠到達(dá)工作角度，如果因非正常原因120 s 內(nèi)裝船機(jī)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(diǎn)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(shí)間程序如圖4 所示。

圖4 120 s“移艙完成”等待時(shí)間

（3）修改顯示界面，在裝船機(jī)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(dāng)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(jìn)行紅色閃爍，以提示操作司機(jī)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(jìn)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(jì)流程如圖5 所示。

圖5 移倉工藝程序設(shè)計(jì)流程

6 結(jié)束語

此縮短裝船機(jī)移艙時(shí)間工藝技術(shù)改造，通過對于原有設(shè)計(jì)中不適用于目前現(xiàn)場設(shè)備情況的設(shè)定，進(jìn)行工藝上的改造革新，使裝船機(jī)能夠提前進(jìn)行移艙作業(yè)，并且裝船機(jī)行至待裝艙位，通過發(fā)送提前完成信號，使取料機(jī)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(yùn)輸設(shè)備中，有很好的推廣價(jià)值。