关于卸船机自动防风控制功能的探讨

郭东方 杨卫华

摘要：作为散货卸船的专业化码头设备，卸船机已经成为接卸铁矿石、煤炭等大宗散货的核心港机。与传统门机相比，卸船机配合皮带流程设备组成的专业化卸船流程拥有传统模式无可比拟的效率和成本。随着卸船机装机数量的不断增加，卸船机设备安全也成为港口行业逐步重视的一方面。本文从保障设备安全角度出发，在原有设计的基础上，尝试研发使用一种全自动防风控制系统，保证设备在大风来临时的防风能力和人员设备安全。

关键词：防风；港口；电气设备；卸船机；PLC

1. 提高设备防风能力的必要性

桥式抓斗卸船机利用抓斗进行连续散货卸船作业，码头作业情况复杂，经常出现大风天气。每年台风季节都会发生港机被大风吹走甚至倾覆的安全事故。当风力超过卸船机所能承受预警数值，卸船机应该立刻停止作业。抓斗返回格栅上方、夹轮器闭死，此时卸船机进入防风状态，可以最大限度上保证设备安全。但卸船机原有防风控制程序逻辑为：风速超过20米/秒时，锁定所有机构，停止卸船机作业。无法进行抓斗回位，大风来临时抓斗未回到格栅上方存在安全隐患，所以现有程序并不满足实际应用要求。

2. 原有设备介绍

卸船机在大风来临前应做好防风措施。其防风措施主要包括：1、设备完全停机，抓斗放置在格栅上方；2、司机室位于锚定位，且锚定完好；3、大车处于锚定位置，锚定完好且防风拉索固定好；4、人工或者电动穿好铁楔，必要时补充三角木等固定走行轮。

当前卸船机防风控制程序为锁定机构动作逻辑。即风力达到20米/秒后，锁定卸船机起升、开闭、小车、俯仰、大车等机构，不允许再进行任何机构动作。司机室也无法开回锚定位置。对于现场实际防风要求来说，这种控制逻辑并不完全适用现场环境。当卸船机司机正常作业时，可能存在忽略天气，强行作业的行为。当其发现现场风力已经达到停机数值时，已经来不及进行防风锚定的动作。此时触发防风控制程序，整个大机无法采取有效防风措施。

3. 防风控制方法探讨

1. 整体控制思路

首先通过卸船机自身风速仪采集当前风速数值，并输入PLC中。PLC根据风速情况、卸船机作业状态判断是否需要对司机进行报警，如果风力超过警戒值，则锁定司机操作权限，停止当前作业，自动执行防风动作，保证设备和人员安全。

2. 控制逻辑探讨

①数据采集和信号输出

风速仪安装在卸船机顶部，具备开阔场地，不会被周边环境影响测量精度。输入采用24V安全电源，输出采用4-20mA模拟量。

卸船机作业状态，包括抓斗状态、起升开闭速度、小车位置及速度，大车位置和速度均通过DP通讯汇集至PLC中。

在卸船机司机室设置一组蜂鸣器，当风力超过报警值后，及时提醒司机注意风力，保证设备安全。同时在司机室操作界面加入风速报警提醒栏，提醒司机当前风速，锁定操作后及时通知司机。

②控制逻辑

当硬件条件具备后，可以通过以下具体控制逻辑来实现自动防风功能。当检测风速小于等于16M/S时,卸船机处于正常工作状态。当检测风速大于16M/S时，司机室蜂鸣器短音报警，同时在司机室界面提醒风速黄色警告；当检测风速超过20M/S时，司机室蜂鸣器长音报警，同时在司机室界面提醒风速红色警告，并开始计时。若风速持续超过20M/S，计时延时达到20S后，则自动锁定当前司机操作权限，开始执行防风程序。

防风程序分为两部分。第一部分锁定并停止卸船机主要作业机构，包括物料系统，振动给料器停止运行，放下接料板；停止司机室走行运行，开回初始位；锁定俯仰运行条件，不允许进行俯仰动作；锁定大车运行状态，停止大车机构运行，关闭夹轮器；锁定抓斗运行状态。

第二部分为自动防风部分。主要是抓斗自动返回格栅上方，利用卸船机起升、开闭、大车编码器以及凸轮限位判断当前抓斗位置及状态。首先将抓斗完全打开，打开的同时向上提升抓斗，当抓斗位置高于接料板（23M）后，小车机构动作将抓斗开回格栅上方。当抓斗到达格栅上方后，停止小车运行并向下放抓斗，位置小于21M（格栅高度）后，停止自动程序，抓斗此时已经返回格栅上方。具体控制逻辑图如下：

当自动防风动作执行完毕后，再次判断风速，若风速小于等于16M/S开始计时，风速持续小于16M/S，计时延时超过600S后，解除报警和操作锁定，程序结束。

结束语：

港机防风是港口经营活动中安全工作的重点。历年沿海港口因大风倾覆港机的安全事故时有发生，造成了较大人员和财产损失。本文探讨的防风程序，是对原有卸船机机构防风能力的补充，目的是提高设备防风响应速度，在大风来临时迅速提高设备防风能力。但港机防风的工作任重道远，合理可行的应急处理措施，可靠的设备防风能力结合有效的事故救援措施，多管齐下才能有效遏制安全事故的发生，减少事故造成的人员财产损失。