關(guān)于散貨碼頭橋式卸船機(jī)記重問題的綜合改進(jìn)

李　明

（唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司，河北　唐山　063200）

關(guān)于散貨碼頭橋式卸船機(jī)記重問題的綜合改進(jìn)

李明

（唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司，河北唐山063200）

摘要：本文基于ABB Control Builder5軟件平臺(tái)，結(jié)合唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司橋式卸船機(jī)實(shí)際作業(yè)工況對(duì)散貨碼頭產(chǎn)量計(jì)重不準(zhǔn)確的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)解決方案。

關(guān)鍵詞：散貨碼頭；橋式卸船機(jī)；產(chǎn)量計(jì)重

散貨碼頭這種粗狂型的作業(yè)模式對(duì)于作業(yè)數(shù)據(jù)的記錄往往存在一些不準(zhǔn)確性。例如：單位產(chǎn)量與中控調(diào)度記錄不相等，丟斗現(xiàn)象，卸船總量與實(shí)際噸數(shù)偏差較大等。由于ABB程序的通用性，該套程序可以應(yīng)用在任何一個(gè)散貨碼頭，但內(nèi)部細(xì)節(jié)需要通過現(xiàn)場作業(yè)來進(jìn)行調(diào)整。以唐山曹妃甸實(shí)業(yè)港務(wù)有限公司為例，通過仔細(xì)分析現(xiàn)場工況與ABB程序內(nèi)部邏輯關(guān)系，導(dǎo)致記重問題發(fā)生的原因大致有以下幾點(diǎn)：

（1）傳輸?shù)街锌卣{(diào)度的數(shù)值是瞬時(shí)值，因此帶來了極大的不準(zhǔn)確性。

（2）內(nèi)部的計(jì)算方法并不精確，不符合實(shí)際工況。

（3）記重脈沖觸發(fā)時(shí)間較早，加大了不準(zhǔn)確性。

（4）產(chǎn)量記錄缺少相應(yīng)連鎖條件有出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象。

（5）如出現(xiàn)level1，level2過載故障可能導(dǎo)致該斗無法記錄或者記錄不準(zhǔn)確。

綜合解決方案如下：

原因1解決方案：由于原記重計(jì)算的瞬時(shí)值被直接傳輸?shù)街锌卣{(diào)度，因此誤差較大。為避免該問題，我們將傳輸?shù)街锌氐闹涤稍O(shè)定GrabLoadNet改為右下角的輸出值GrabLoad（原程序中沒有GrabLoad輸出點(diǎn)，編輯內(nèi)部程序后添加所得，圖1中有顯示），此值是經(jīng)過該模塊內(nèi)部計(jì)算后得出的值，準(zhǔn)確度較高，并且添加兩組鎖定模塊SEL（如圖1），在記重脈沖RecordTrigger置1時(shí)，SEL模塊將計(jì)算的數(shù)值鎖定，一個(gè)傳輸給司機(jī)室CMS，另一個(gè)傳輸給中控調(diào)度，以保證CMS與中控記錄的數(shù)值準(zhǔn)確且一致。

圖1　修改程序后傳輸?shù)街锌氐臄?shù)值

原因2解決方案：卸船機(jī)內(nèi)部計(jì)算公式不精確不符合實(shí)際工況。原公式為：GrabLoadEverage：=add（GrabLoadNet1，GrabLoadNet2，GrabLoadNet3，GrabLoadNet4，GrabLoadNet5，GrabLoadNet6，GrabLoadNet7，GrabLoadNet8，GrabLoadNet9，GrabLoadNet10，GrabLoadNet1）/Counter；（GrabLoadNet為平穩(wěn)段單位時(shí)間內(nèi)的記重，Counter為平穩(wěn)段的記重次數(shù)，GrabLoadNet的計(jì)算個(gè)數(shù)比Counter最大值少1），原程序中Counter設(shè)定為5，GrabLoadNet4作為最后一個(gè)計(jì)算值的是一個(gè)瞬時(shí)值，有效值只有前三個(gè)，因此該計(jì)算方法存在較大的誤差，增加了計(jì)算的不確定性。為了消除這種不確定性，我們將程序加以改進(jìn)：

（1）增加一個(gè)可以手動(dòng)修改的變量K。

（2）改進(jìn)公式：（加粗為改動(dòng)部分）。

GrabLoadEverage：=K*add（GrabLoadNet1，GrabLoadNet2，GrabLoadNet3，GrabLoadNet4，GrabLoadNet6，GrabLoadNet7，GrabLoadNet8，GrabLoadNet9，GrabLoadNet10，GrabLoadNet1）/（Counter-1）。

GrabLoad：=GrabLoadEverage。

參照實(shí)際作業(yè)工況，修改Counter最大值為6，計(jì)算值最多可計(jì)算到GrabLoadNet5，同時(shí)最后一個(gè)計(jì)算值的GrabLoadNet5是一個(gè)瞬時(shí)值被舍棄，GrabLoadNet1-4可以滿足抓斗在平穩(wěn)區(qū)域的計(jì)算要求，此時(shí)計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確。增加的變量K可以在記重系統(tǒng)需要整體調(diào)整時(shí)便于靈活修改。并且增加新的輸出點(diǎn)GrabLoad，該輸出點(diǎn)將把計(jì)算值傳輸給CMS與中控。

原因3解決方案：卸船機(jī)的記重脈沖觸發(fā)時(shí)間較早，因此在還未計(jì)算出準(zhǔn)確值前，數(shù)值就被鎖定。原程序?qū)τ浿孛}沖RecordCounter的觸發(fā)條件十分寬松：起升加速度小于2，起升高度大于10米，起升速度大于10%，雖然這種限定會(huì)降低丟斗的概率，但是往往在還沒有計(jì)算出準(zhǔn)確值時(shí)記重脈沖就被置1了。此時(shí)CMS與中控都會(huì)記錄下計(jì)算的產(chǎn)量，誤差極大。為此修改觸發(fā)條件為：起升加速度小于2，起升高度大于18米，起升速度大于70%。（根據(jù)實(shí)際工況設(shè)定）修改后觀察實(shí)際作業(yè)情況，在正常操作的情況下該參數(shù)完全可以滿足記重的要求，也不會(huì)出現(xiàn)丟斗的現(xiàn)象。

原因4解決方案：產(chǎn)量記錄為負(fù)值的主要原因是記重程序中沒有相關(guān)的連鎖條件，該情況打多發(fā)生在吊斗、吊鉤機(jī)的時(shí)候，司機(jī)把鉤機(jī)、斗車放入艙口后起升，由于是特殊模式速度較慢，司機(jī)會(huì)打回正常模式做起升動(dòng)作，此時(shí)比較容易滿足觸發(fā)記重脈沖的條件，導(dǎo)致記錄的數(shù)值為負(fù)值或者1噸左右。因此修改后添加了GrabLoadEverage＞0的連鎖條件，如果程序邏輯計(jì)算中GrabLoadEverage＜0，則無法觸發(fā)記重脈沖，CMS也不再記錄該數(shù)據(jù)。

原因5解決方案：level1，level2過載保護(hù)是卸船機(jī)的自我保護(hù)功能，由重力傳感器測量。level1過載保護(hù)，故障現(xiàn)象為主機(jī)構(gòu)有速度限制；level2過載保護(hù)，故障現(xiàn)象為制動(dòng)器抱死，屬緊停類的保護(hù)。該保護(hù)功能不僅會(huì)發(fā)生在抓斗剛剛閉合做起升動(dòng)作時(shí)，往往還會(huì)在回斗過程中出現(xiàn)。假如發(fā)生過載故障，不僅會(huì)導(dǎo)致該斗產(chǎn)量無法記錄，而且抓斗磕碰接料板的危險(xiǎn)性會(huì)大大增加，同時(shí)對(duì)制動(dòng)器、鋼絲繩等設(shè)備的磨損與傷害也很大，嚴(yán)重影響相關(guān)設(shè)備的使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此將過載故障的觸發(fā)條件進(jìn)行優(yōu)化是很必要的。

經(jīng)過分析，由于level2過載保護(hù)屬于緊停類保護(hù)，該保護(hù)功能在船艙內(nèi)以及艙口附近起作用即可，回斗過程可以擴(kuò)大保護(hù)范圍或者去掉該保護(hù)保證作業(yè)的連續(xù)性。因此，在程序中加以修改：在Programs/MainHoist/Load/2中添加自定義的功能塊Overload-1，左側(cè)輸入條件為起升實(shí)際高度，右側(cè)輸出條件為level1，level2過載故障的限定噸數(shù)。如下圖：

圖2　自定義模塊Over load-1

OverLoad-1功能塊內(nèi)部邏輯關(guān)系：

從作業(yè)的安全性以及對(duì)設(shè)備的維護(hù)角度出發(fā)，設(shè)定k值如下：k1=80，k2=85，k3=k4=1000，k5=18。由功能塊內(nèi)部邏輯關(guān)系可知，在抓斗實(shí)際高度低于18米時(shí)，level1為80噸，level2為85噸，一旦發(fā)生過載故障，司機(jī)開斗重新抓料，并控制在合理抓取量范圍內(nèi)，保證安全；當(dāng)抓斗實(shí)際高度高于18米后，level1，level2設(shè)定為1000噸，基本屏蔽掉過載保護(hù)，保證了回斗的連續(xù)性，避免了磕碰接料板的危險(xiǎn)，同時(shí)也延長制動(dòng)器、鋼絲繩的使用壽命，降低了設(shè)備的人力維修成本與物料使用成本。

經(jīng)過以上幾點(diǎn)改造，解決了中控調(diào)度與CMS記錄不準(zhǔn)確，不相同的問題，產(chǎn)量查詢基本一致，并且整船作業(yè)量對(duì)比偏差較大時(shí)通過K值調(diào)整也更加便捷。同時(shí)對(duì)level1，level2過載保護(hù)程序的優(yōu)化不僅降低了丟斗現(xiàn)象的概率，更使得抓斗滿載回斗的連續(xù)性與安全性得到保證，降低了磕碰接料板事故的概率，也延長了鋼絲繩與主電機(jī)以及制動(dòng)器的使用壽命，降低了設(shè)備維修更換的成本。

參考文獻(xiàn)：

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［3]劉盈.橋式卸船機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)研究［D]；浙江大學(xué)；2008年

作者簡介：李明，男，助理工程師，研究方向：橋式卸船機(jī)的自動(dòng)控制。