王敏，田焱清

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

大型的装船机本身是由伸缩臂架、俯仰臂架、大车行走和除尘臂架皮带输送机等机器构成的。装船机本身的工况非常复杂，而且内部蕴含诸多类型的驱动装置。大型的装船机的生产率普遍被控制在6000t/h左右。而从总体构造来看，大型的装船机是由控制部分和传动部分组成的。而从整体构造来看，控制系统是由Profibs-DP系统、工业总线和PLC部分组成的。传动系统主要是由保护单元、测量单元、交流变频机电和逆变器组成的。大型装船机械系统中的电气系统是各个不同机构中的动力装置，从而才能够更好地实现无极调速，真正使得整体的装船机能够实现平稳操作。本文主要对大型装船机电气系统的设计结构进行全盘的论述。

1 大型装船机的简介

大型装船机本身是在码头装船时所使用的一种最主要的机械。它主要是由臂架皮带机、中继尾车皮带机、伸缩溜筒、走行装置、门架、塔架、俯仰机构和回转机构等部分组成。这种大型的设备本身在能源、电力、冶金和港口等一些行业的发展中都发挥着非常重要的作用。而大型的装船机一般都是以连续装船作业的形式呈现在大家的面前。

全球贸易的迅速发展使得大家对散货的运输需求变得越来越高。包括铁矿石、煤炭和粮食等散货的海运需求正日益呈现快速增长的态势。而随着远洋散货运输船舶设备的不断更新，大家对各类大型装船机械中电气系统的设计正提出越来越高的要求，这也是很多业内人士所关注的。

2 大型装船机的主要结构

从结构上看，大型的装船机主要是由悬臂皮带、臂架回转、臂架伸缩、大车行走机构、尾车、司机室、溜桶机构、润滑系统、洒水系统等组成。包括其他类型的结构在内，其主要的构造如下图1所示。

图1 大型装船机的主要结构

3 整体变频驱动装置的设计

整体装船机主要是由臂架俯仰机构、臂架皮带机构、大车行走机构和其他多种类型的机构组成。整个装船机工作的核心机构被叫做臂架皮带机机构。为了能够让所有的电动机都能够在恒转矩的模式下稳定运行，那么尤其需要采用变频传动装置实现全面的控制。无论所输送的物料类型如何，如果不进行连续输送，那么势必会对整个装船机的工作效率产生较大的影响。如果设置速度传感器对大车、俯仰、皮带机等机构的运行速度、受力情况进行全面的分析，控制系统本身就能够对装船机系统全面地进行分析。最终再通过反馈的结果来对整机变频器进行调节。整个过程中，一方面能够全面地实现节能环保，另外一方面又能够全面满足装船机产能的要求，在整体操作的过程中，也能够对皮带使用过程中的磨损情况进行全面的反馈。

4 主要功能和实现方式

从发展的情况来看，整体装船机的操作方式主要包括远程自动模式、司机室手动模式和无线遥控器手动模式3种。

（1）远程自动模式。在中控室等自动模式下，所有的保护和连锁系统都会在全自动的状态下自动投入运行，而在之后如果能够同装船机有关的外部接口整体进行命名，那么也会在之后起到很好的作用。整个装船机可以先通过接受中控室下达的指令，开始自动工作，先移动离开锚定位置，之后根据中控的工单移动到需要作业的船舱扣，臂架俯仰下降，到达指定的位置。

（2）司机室和手动的无线遥控器模式。这是整体装船机最常用的操作模式，所有的保护和连锁装置都需要在整个过程中投入运行。在相应机构工作的时候，装船机各机构的限位、传感器等也会起到很重要的保护作用。一般的操作人员可以先对位于司机室联动台上的手柄、按钮和选择开关对整个装船机进行操作，之后再运用RC（remote control）手柄实现对整个装船机操作的目的。

（3）本地控制模式。这种模式与上面的中控室自动模式和手动无线遥控模式有着很本质的不同。本地控制模式主要可以被运用于整体设备的故障维修和试车过程中，最根本的是能够将移动的设备运送到指定的位置。而在各种电机附近本身都设置有一个控制箱或者被称作LCS（local control station）的按钮盒，这样的设备往往能够实现对装船机单独机构的单独控制。而在这种本地控制模式下，一般都只有对正在运行的机构本身能够起到保护的功能，而其他连锁机构将起不到很好的保护作用。

5 PLC控制系统的设计

对于整体大型装船机电气系统结构设计的过程来说，整个机械的控制是由PLC装置来整体实现的。这个系统本身是由控制主站系统和若干个远程站组成的。之后再通过Profibus DP的总线将存在于各个机构上的变频器链接到主要的控制模块上。之后再通过Profibs DP总线系统本身将各个操作台和配电柜内部的I/O系统连接到主要的控制模块。所有机构的总线形式一般是能够更好地和各动力机构的力矩限制器和编码器连接在一起的，并在这个过程中能够全方位地传达出包括皮带速度、重量信号和幅度限制信号在内的各类信号。最终通过以太网将SMS和PLC模块相连接，最终实现对装船机运行状态的全面监控，这样即便机械在运转的过程中遇到任何困难，那么也能够在第一时间进行故障的诊断和控制。

6 电气系统设计的关键部分

（1）针对ACB和MCCB进行注入电流测试。所有大型装船机的电气系统设备调试之前都要进行全面的保护测试，并在之后针对包括ACB和MCCB在内的内容通过采用专用的设备进行电流测试。最终的目的是为了充分证明断路器的保护模块能够在系统过流时起到很好的作用。大家尤其需要在购买的过程中让供应商提供相关的报告，以便全面确保其整体质量。

（2）重视电缆铺设和计算。在电缆铺设的过程中，必须严格按照GB和IEC标准来全面进行电缆铺设。如果需要计算电缆，则需要严格按照AS3008的要求进行计算。之后要在计算的过程中充分考虑到包括铺设方式、温度系数和并列等因素。之后尤其需要在考虑到线缆降压要求的基础上充分满足所有用户的要求。通常也要充分考虑到插座和灯的回路和有关降压的限制。

（3）对灯具进行安装和照度的测试。如果需要在过道安装灯具时，尤其需要安装旋转的灯杆，但一般灯杆的高度都被控制在2m左右。想要更好地控制灯具的照度，那么大家一定要严格按照相关技术规格书的要求来进行。遇到有需要交车和厂内试车的情况时，大家尤其需要通过运用专业的照度仪来对每个通道内部的内容进行测量。如果整体亮度不足时，则需要全面增加灯具，最根本的就是要保证整体通道中的亮度。

（4）吸附材料上的粉尘。在港口码头的作业现场一般的潮气是非常重的，而也因为这样，吸附在材料上的粉尘会随着时间的推移而发生凝结，最终使得整个系统的吸收效果大打折扣。也因为这样，必须使得整体吸附在材料上的粉尘能够在最短时间内都落回到输送线上，最后再通过装船机上的皮带和其他类型的螺旋输送设备将其输送到船舱的内部。而整个过程中采用的措施主要是：先通过理论计算来计算出吸附在材料上的最大吸尘量，之后再通过一次吹打的动作去除掉所有的粉尘量。尤其需要以电磁阀门的尺寸为基础对整体开启的时间做全面的计算，之后再根据高压气体单位时间内的变化和相邻阀门的除尘效果来真正得到阀门间隔开启的时间。

7 结语

在散货装船运输的整个过程中，装船机是其中的最后一级设备。而为了保证整个流程能够更加顺畅地进行，通常1条船的流程作业过程中只用1台装船机进行作业。因此，在之后设计的过程中，大家尤其要充分考虑到各种工况中的不利因素，之后再通过规避不利因素和采用可靠的元件和先进的技术，最终使得所有的产品都能够可靠而安全地被操纵和运行。最后装船机整体在自动化和维修方面都会有很大程度的提升。