段 凯，李轶鸣

（天津港中煤华能煤码头有限公司，天津 300459）

0 引言

天津港煤码头公司是以科技、环保、高效著称的国际大型煤炭装卸专业化企业，随着北煤南移的前进步伐，2001 年以一套世界先进的系统联动的大型散货传输设备全面投产，现有4 个大型泊位，码头岸线长1110 m，前沿最大水深-19.6 m，可停靠15～20万吨级的作业船舶，码头堆场面积30 万平米。

系统设备是由翻车机、堆料机、取料机、装船机及相应的皮带机所组成的具有国际领先技术含量的系统化传输设备，而在使用过程中，如何充分发挥好其先进现代化设备的正常运行并挖掘设备潜力，发掘设备的工艺缺陷并进行完善，不断提高设备的完好率和使用率，成为其亟待解决的重要问题。通过多年的作业实践经验，总结发现了装船机在移舱过程中存在等待“允许移舱信号”时间过长的问题，针对此问题，提出了对装船机的移舱工艺进行改造。

1 装船机

安装在固定轨道上的大型散货装船机是系统联动的大型散货传输设备的重要组成部分，由走行装置、门架、塔柱、俯仰装置、悬臂、伸缩装置、悬臂皮带机、装载溜槽和尾车等主要装配部件组成。装船机是整个取料流程的最后一道环节，负责将煤炭装运上船。煤炭从码头皮带机输送到装船机尾车，通过尾车溜槽落到装船机悬臂皮带机，而后通过悬臂溜筒、可上下摆动、左右旋转的抛料铲在船舱内实现煤炭的均匀布料，完成整个装船过程。

2 取料流程和移舱

取料流程是由中控室选择一条装船路径，包括取料机及相应的地面皮带、转接皮带、码头前沿皮带及相应的装船机。

装船机在进行装船作业时，需要在不同舱位进行移动，称此过程为移舱。移舱就是当取料量达到所装舱口的装载计划时，装船机司机通过在控制台上的移舱转换开关，发出一个移舱请求信号给中控室，中控室将信号转发给取料机，取料机自动停止取料并将悬臂抬起，然后将此信号发送给中控室，经过一段时间的延时，以确保取料流程沿线的皮带上无煤后，装船机将收到中控室的反馈信号，也就是允许移舱信号，然后装船机才可以抬起悬臂，移到所要求的舱口。准备就绪后由装船机司机发送移舱完成信号给中控室，中控室将其转发给取料机，取料机开始取料。整个移舱过程结束。

通过多年的实际工作经验，发现装船机在移舱过程中等待“允许移舱信号”的时间过长，这样造成装船机在物料走尽后有很长的空转时间。包括整个取料流程中的所有设备都在空载运行，其目的就是为了等待“允许移舱信号”，这样不仅造成整个取料流程设备的电能浪费，更加影响着整体的作业效率。于是首先对于装船机移舱时间进行了分析。

3 装船机移舱时间分析

（1）装船机显示装舱吨数到达中控室所下达的作业吨数，装船机发送移舱请求信号，取料机斗轮抬起，中控室高位PLC 开始进行延时计时，此时装船机不允许进行移舱作业，悬臂只能在作业角度即-12.5°～14.8°进行装船作业。根据不同取料机所处场地位置的不同，设定的延时时间也不相同，当装船机与1 号取料机进行取料作业时需等待300 s，与2 号取料机进行取料作业时需等待310 s，与堆取料机进行取料作业时需等待320 s。当计时到设定时间后，由高位PLC 自动发送“允许移舱”信号，此时装船机可以移舱。根据作业船舶的实际情况，悬臂上升至可移舱角度后装船机开始向预装舱位行驶。在此过程中，悬臂上升至25°时，悬臂皮带自动停止。

（2）当装船机行至预装舱位，司机控制悬臂下降，程序设定当悬臂降至25°时悬臂皮带自动启动，并且当悬臂进入工作角度15°时，装船机才可以向取料机发送“移舱完成”信号，取料机开始进行取料作业。

4 工艺改造思路

在对装船机移舱的时间进行全面分析后，随后又进行了作业现场的实际用时测试。

（1）由于装船机和取料机都是沿固定的皮带廊道移动来实现煤炭取装作业的，所以它们的作业位置是不固定的。经过对不同取料机在不同位置的实际测试得出结论，当装船机发送“移舱请求”信号后，取料机停止取料，从此时到装船机物料走尽最长实际用时210 s，最短实际用时190 s。如果能够在装船机物料走尽后不等待“允许移舱”信号而提前移舱，平均可以节省110 s 的等待时间。

（2）由于PLC 程序设定装船机悬臂在25°以下悬臂皮带才可以启动，在14.8°以下才可以发送“移舱完成”信号。于是经过现场实际计时测试，装船机悬臂从25°降至15°最短用时50 s，最长用时60 s。如果让装船机提前发送“移舱完成”信号，取料机可以提前进行取料作业，平均节省55 s 的等待时间。

根据工艺改造的思路，工艺改造的思路电路如图1 所示，确定改造方案的实施步骤如下。

图1 装船机移舱工艺改造电路

（1）加装转换开关，屏蔽中控室高位PLC 计时后反馈的“允许移舱”信号，使装船机能够不用等待计时器的计时而提前将装船机悬臂抬起进行移舱。同样使用转换开关，使装船机能够在25°时发送移舱完成信号，取料机收到移舱完成信号后提前进行取料作业。

（2）修改PLC 程序，使转换开关在转向相应的挡位时，各功能能够正常工作。

（3）由于该转换开关的操作需要装船机司机来进行，所以要修改装船机的操作界面，让司机能够了解正在进行的操作。

5 实施情况

5.1 模式选择

首先要选择转换开关，因为转换开关要完成“提前移舱”和“提前完成”两种状态，并且在正常作业中要回到空挡挡位，所以选择一个有3 个挡位的转换开关。然后将转换开关安装在装船机控制台面板上。以此来控制发送“提前移舱”和“提前完成”信号。

5.2 提前移舱PLC 程序修改

修改PLC 程序，首先选用模块空位I：122/16 点作为“提前移舱”信号，对应转换开关的“提前移舱”档位；选用模块I：122/17 点作为“提前完成”信号，对应转换开关的“提前完成”挡位。然后通过RSLogix5 编程工具，对PLC 的程序进行重新修改。“提前移舱完成”选择如图2 所示。

图2 “提前移舱完成”选择

（1）首先在PLC 程序中找到LAD32-TRANSROUTE_0021 行，在该程序行中的XIC 指令I:121/16 是“移舱请求”信号对应的检测点。为了确保安全，必须使“提前移舱”信号的发送在发送“移舱请求”信号之后，所以在I:121/16 之后加入XIC 指令I:122/16，对应I:122 模块的14 号点，连接转换开关的“提前移舱”挡位。至此，提前移舱功能基本可以实现。移仓请求程序如图3 所示。

图3 移舱请求

（2）由于完成信号主要控制的是流程的启动运行并通知取料机开始取料，所以在装船机PLC 程序中的LAD32-TRANSROUTE_0018 行插入XIC 指令I:122/17，并插入时间计时器T4:106 的完成指令DN 以便跳过“移舱完成”指令的程序限制，以此来控制“提前移舱”的信号发送。为了确保安全，在LAD32-TRANSROUTE_0015 行插入计时器T4:105 计时120 s。要求装船机悬臂从25°下降至15°必须在120 s 之内完成，以确保取料机取料后物料到达装船机时，装船机的悬臂能够到达工作角度，如果因非正常原因120 s 内装船机悬臂未降至工作角度，整个取料流程立即停止确保安全作业。随后将I:122 模块的17 点与转换开关的“提前完成”档位连接，以完成“提前移舱”的控制。120 s“移舱完成”等待时间程序如图4 所示。

图4 120 s“移舱完成”等待时间

（3）修改显示界面，在装船机界面文件的状态一栏中加入“提前移舱”和“提前完成”的显示。当转换开关旋转到“提前移舱”挡位，状态栏中显示“提前移舱”，并且进行红色闪烁，以提示操作司机目前的工作状态。同理，转换开关旋转到“提前完成”挡位，状态栏中显示“提前完成”，并进行红色闪烁。至此，整个工艺改造全部完成。移仓工艺程序设计流程如图5 所示。

图5 移仓工艺程序设计流程

6 结束语

此缩短装船机移舱时间工艺技术改造，通过对于原有设计中不适用于目前现场设备情况的设定，进行工艺上的改造革新，使装船机能够提前进行移舱作业，并且装船机行至待装舱位，通过发送提前完成信号，使取料机能够提前取料。不仅提高整体作业效率，更为公司节约大量电能，在港口散货运输设备中，有很好的推广价值。