皮帶防撕裂系統(tǒng)在橋式抓斗卸船機(jī)上的應(yīng)用

文華兵 姚志明

摘要：為防止卸船機(jī)下方皮帶發(fā)生撕裂，研究并設(shè)計(jì)適用于橋式抓斗卸船機(jī)吊掛式緩沖托輥組結(jié)構(gòu)的皮帶防撕裂系統(tǒng)。該系統(tǒng)將撕裂信號(hào)融入PLC系統(tǒng)保護(hù)中，加裝改造皮帶防撕裂裝置，采用軟鏈接方式支于緩沖托輥組之間，解決異物穿透皮帶造成的皮帶撕裂問題。同時(shí)，將落料口前段改造為折頁式擋板，并設(shè)置限位開關(guān)，解決異物卡在落料口造成的皮帶撕裂問題。該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠確保發(fā)生皮帶撕裂時(shí)運(yùn)行的卸船皮帶機(jī)及時(shí)停機(jī)，有效減少皮帶撕裂長度，降低設(shè)備損失。

關(guān)鍵詞：港口；橋式抓斗卸船機(jī)；皮帶防撕裂系統(tǒng)

1 前言

無論何種碼頭物料流程，都必須由碼頭前沿的機(jī)械設(shè)備從船艙內(nèi)將貨物取出來。橋式抓斗卸船機(jī)是目前世界上用于港口散貨船接卸的主要機(jī)械設(shè)備。

卸船機(jī)、皮帶機(jī)、堆取料機(jī)等組成流程化的卸船作業(yè)線，其中皮帶機(jī)輸送帶在卸船作業(yè)線中既起到串聯(lián)作用，又是承載機(jī)構(gòu)，貫穿于整個(gè)流程中。由于廣泛采用鋼絲型繩芯來提高皮帶拉伸強(qiáng)度，但其縱向抗撕裂的能力并沒有得到提高，因此在作業(yè)過程中極易造成皮帶縱向撕裂，而皮帶使用量大、成本高，一旦發(fā)生皮帶撕裂事故，在短時(shí)間內(nèi)將造成上百萬元的損失，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。在此，針對(duì)橋式抓斗卸船機(jī)吊掛式緩沖托輥的特點(diǎn)，選用合理的皮帶防撕裂開關(guān)裝置，并結(jié)合中控皮帶流程PLC系統(tǒng)、卸船機(jī)PLC系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的原理，設(shè)計(jì)并安裝一套皮帶防撕裂系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠保證皮帶撕裂發(fā)生時(shí)卸船皮帶機(jī)馬上停機(jī)，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，減少因皮帶撕裂造成的直接損失和間接損失。

2 皮帶防撕裂系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

卸船機(jī)作為整個(gè)卸船流程的起始端，是皮帶機(jī)貨物的裝載設(shè)備。由于卸船機(jī)料斗上方安裝有格柵，可以防止大塊物料進(jìn)入漏斗內(nèi)部，因此，基本不存在大塊物料損壞皮帶的情況，主要需考慮小塊不規(guī)則物料、鐵棍、襯板等異物進(jìn)入落料口造成的皮帶撕裂問題。在落料口處，異物卡壓撕裂和異物穿透撕裂所占比例達(dá)到800/a以上，因此主要針對(duì)上述情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

煙臺(tái)港礦石碼頭2750倆卸船機(jī)落料口下方安裝的是吊掛式緩沖托輥，皮帶發(fā)生縱向撕裂基本有以下2種情況：一是異物穿透皮帶卡在緩沖托輥之間，針對(duì)這種情況，可以在緩沖托輥組安裝皮帶縱向撕裂檢測(cè)裝置，當(dāng)異物刺穿皮帶或皮帶發(fā)生縱向撕裂時(shí)，檢測(cè)器會(huì)檢測(cè)到壓力變化，變換器就會(huì)輸出停機(jī)信號(hào)，保證在最短時(shí)間內(nèi)使皮帶機(jī)停機(jī)；二是異物未能穿透皮帶，卡在落料口前端，針對(duì)這種情況，可以在落料口皮帶正傳動(dòng)方向一側(cè)進(jìn)行切割，改成折頁式擋板，在兩側(cè)用彈簧進(jìn)行固定，并安裝檢測(cè)器。當(dāng)異物撞擊擋板時(shí)，擋板與檢測(cè)器接觸，變換器輸出停機(jī)信號(hào)，使皮帶機(jī)停機(jī)。

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)緩沖托輥數(shù)量及機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析，選擇7個(gè)萬向電纜式壓力傳感器和1個(gè)變換器作為防撕裂系統(tǒng)外部保護(hù)裝置。利用卸船機(jī)料斗操作站PLC的輸入模塊進(jìn)行信號(hào)采集，通過卸船機(jī)主PLC輸出模塊將皮帶撕裂信號(hào)傳送給中控皮帶流程PLC模塊。為保證信號(hào)可靠、穩(wěn)定，采用通信光纜進(jìn)行傳輸，選用卸船機(jī)三合一電纜12路通信光纜中的一路備用光纜，建立卸船機(jī)與皮帶機(jī)之間的通信，實(shí)現(xiàn)卸船機(jī)防撕裂開關(guān)動(dòng)作后皮帶流程停機(jī)的互鎖邏輯關(guān)系。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1機(jī)械改造與安裝

3.1.1異物穿透皮帶，卡在緩沖托輥的解決方案

考慮到卸船機(jī)落料口緩沖托輥組會(huì)跟隨卸船機(jī)移動(dòng)，皮帶機(jī)所使用的固定式防撕裂保護(hù)開關(guān)并不適用于卸船機(jī)。因此對(duì)皮帶防撕裂保護(hù)開關(guān)進(jìn)行改型設(shè)計(jì)。利用折型連接板將撕裂保護(hù)開關(guān)裝置與緩沖托輥連接在一起，使其隨著緩沖托輥的擺動(dòng)而擺動(dòng)，避免兩者發(fā)生碰撞。

3.1.2異物未能穿透皮帶，卡在落料口前端的解決方案

將卸船機(jī)落料口（皮帶正傳動(dòng)方向一側(cè)）擋板進(jìn)行切割，并將擋板改成折頁式擋板，在擋板兩側(cè)用彈簧固定并設(shè)置限位開關(guān)檢測(cè)。

3.2電氣連接與控制

（1）將安裝在落料口活頁板側(cè)的1個(gè)壓力傳感器和皮帶下方緩沖托輥安裝的6個(gè)壓力傳感器通過串聯(lián)后接入變換器。AC220V電源作為變換器工作電源，現(xiàn)場(chǎng)7組檢測(cè)器通過串聯(lián)后接入4個(gè)輸入點(diǎn)。檢測(cè)器提供1個(gè)公共點(diǎn)和1個(gè)常開常閉點(diǎn)作為檢測(cè)輸出。為保證防撕裂裝置的可靠性，選擇常閉點(diǎn)作為變換器的信號(hào)輸出。

（2）根據(jù)卸船機(jī)料斗操作站PLC模塊的使用情況，選取輸入模塊HSVIM5的B7點(diǎn)作為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的輸入點(diǎn)，輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的原理圖號(hào)和變量地址分別為14CK50M和I00975。同時(shí)，將變換器的公共點(diǎn)和常閉點(diǎn)分別接入到端子排14TB2的39和101上，以實(shí)現(xiàn)PLC輸入模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)的采集。

（3）現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集后，必須將輸出模塊傳輸?shù)街锌仄Я鞒蘌LC系統(tǒng)中，才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)防撕裂檢測(cè)器動(dòng)作，使皮帶停機(jī)。選取料斗操作站的輸出模塊HSVOM4的A8點(diǎn)作為PLC的輸出點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的原理圖號(hào)和變量地址分別為14DL35M和Q00948。同時(shí)，將A8點(diǎn)接入到端子排14TB2的158上。輸出模塊通過接線端子與卸船機(jī)上機(jī)電纜中的信號(hào)線連接，并將該故障信號(hào)傳至中控皮帶流程PLC模塊中。

（4）在卸船機(jī)及中控皮帶程序中增加相應(yīng)的程序段。當(dāng)防撕裂檢測(cè)器動(dòng)作時(shí)，PLC輸入點(diǎn)I00975會(huì)檢測(cè)到信號(hào)的變化，由斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，輸出點(diǎn)Q00948也會(huì)有由斷開狀態(tài)變?yōu)榻油顟B(tài)，并將信號(hào)傳至中控皮帶機(jī)程序。皮帶機(jī)程序檢測(cè)到卸船機(jī)發(fā)送的皮帶撕裂信號(hào)后，會(huì)發(fā)出皮帶撕裂故障報(bào)警，使皮帶緊急停止，從而避免大規(guī)模皮帶撕裂事故的發(fā)生。

4 卸船機(jī)的功能多樣性、環(huán)保、高效需求

隨著港口發(fā)展，接卸物料、客戶需求的多樣化，要求卸船機(jī)向多功能方向發(fā)展。2000年以來出現(xiàn)了裝卸船一體機(jī)，如前卸、前裝，節(jié)約碼頭資源和不同物料，前卸、后裝，節(jié)約轉(zhuǎn)運(yùn)能耗。

為了滿足客戶對(duì)環(huán)保要求的日益提高，卸船機(jī)降塵抑塵技術(shù)也需不斷改進(jìn)。各制造廠家和用戶均極其關(guān)注料斗和出料系統(tǒng)的降塵和抑塵設(shè)施，想方設(shè)法利用各種技術(shù)減少抓斗卸料、料斗出料過程的粉塵溢出。目前多數(shù)是采用水霧降塵和合適的三面擋風(fēng)板高度技術(shù)，有少量采用干霧降塵和合適的三面擋風(fēng)板高度技術(shù)，在易揚(yáng)塵的物料中也有采用負(fù)壓吸塵加布袋除塵系統(tǒng)降塵的技術(shù)。減少抓斗卸船過程中的粉塵溢出，越來越受到各方的重視，也是未來重點(diǎn)攻克的技術(shù)難題。

高效、節(jié)能、低故障率是卸船機(jī)適應(yīng)未來船運(yùn)發(fā)展的方向。隨著船運(yùn)行業(yè)競爭加劇，船東對(duì)船舶滯停碼頭提出更苛刻的要求，一旦造成船舶碼頭滯留不但其費(fèi)用大，還給港口碼頭卸船帶來較大壓力。對(duì)卸船機(jī)設(shè)計(jì)選型要求留有足夠的裕度，機(jī)電配套件要有高品質(zhì)保證，以減少卸船機(jī)的維護(hù)工作量。目前中、大型卸船機(jī)在高配置要求中，國外的一些優(yōu)質(zhì)品牌占有較大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然國內(nèi)也有些配套件品質(zhì)己趕上了國外的品牌，能滿足卸船機(jī)高可靠性要求，只是宣傳不夠，沒有獲得用戶全面認(rèn)可，這方面還有待卸船機(jī)廠家和配套件供應(yīng)商做大量工作，通過提升產(chǎn)品質(zhì)量和選型裕度，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)配套件的高可靠性。

5 結(jié)束語

橋式抓斗卸船機(jī)皮帶防撕裂系統(tǒng)可以從流程最初的卸船放料階段就開始對(duì)皮帶機(jī)系統(tǒng)起到檢測(cè)保護(hù)的作用，當(dāng)皮帶有異物刺入或破損時(shí)，整個(gè)流程停機(jī)，既避免對(duì)當(dāng)前皮帶造成長距離的撕裂，又避免異物對(duì)后續(xù)皮帶造成進(jìn)一步的損壞，有效降低直接機(jī)損造成的經(jīng)濟(jì)損失和間接生產(chǎn)損失。該系統(tǒng)同樣適用于其他港口類似設(shè)計(jì)的專業(yè)化流程設(shè)備，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]陳海敏.一種利用料斗秤模擬給煤皮帶流量的方法[J].湖北電力.2005（04）

[2]橋式雙抓斗卸船機(jī)[J].重工與起重技術(shù).2011（02）

（作者單位：上海振華重工港機(jī)通用裝備有限公司）