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摘要：为防止卸船机下方皮带发生撕裂，研究并设计适用于桥式抓斗卸船机吊挂式缓冲托辊组结构的皮带防撕裂系统。该系统将撕裂信号融入PLC系统保护中，加装改造皮带防撕裂装置，采用软链接方式支于缓冲托辊组之间，解决异物穿透皮带造成的皮带撕裂问题。同时，将落料口前段改造为折页式挡板，并设置限位开关，解决异物卡在落料口造成的皮带撕裂问题。该系统的应用能够确保发生皮带撕裂时运行的卸船皮带机及时停机，有效减少皮带撕裂长度，降低设备损失。
关键词：港口；桥式抓斗卸船机；皮带防撕裂系统
1 前言
无论何种码头物料流程，都必须由码头前沿的机械设备从船舱内将货物取出来。桥式抓斗卸船机是目前世界上用于港口散货船接卸的主要机械设备。
卸船机、皮带机、堆取料机等组成流程化的卸船作业线，其中皮带机输送带在卸船作业线中既起到串联作用，又是承载机构，贯穿于整个流程中。由于广泛采用钢丝型绳芯来提高皮带拉伸强度，但其纵向抗撕裂的能力并没有得到提高，因此在作业过程中极易造成皮带纵向撕裂，而皮带使用量大、成本高，一旦发生皮带撕裂事故，在短时间内将造成上百万元的损失，严重影响生产。在此，针对桥式抓斗卸船机吊挂式缓冲托辊的特点，选用合理的皮带防撕裂开关装置，并结合中控皮带流程PLC系统、卸船机PLC系统和网络通信系统的原理，设计并安装一套皮带防撕裂系统。该系统能够保证皮带撕裂发生时卸船皮带机马上停机，避免事故的进一步扩大，减少因皮带撕裂造成的直接损失和间接损失。
2 皮带防撕裂系统设计思路
卸船机作为整个卸船流程的起始端，是皮带机货物的装载设备。由于卸船机料斗上方安装有格栅，可以防止大块物料进入漏斗内部，因此，基本不存在大块物料损坏皮带的情况，主要需考虑小块不规则物料、铁棍、衬板等异物进入落料口造成的皮带撕裂问题。在落料口处，异物卡压撕裂和异物穿透撕裂所占比例达到800/a以上，因此主要针对上述情况进行设计。
烟台港矿石码头2750俩卸船机落料口下方安装的是吊挂式缓冲托辊，皮带发生纵向撕裂基本有以下2种情况：一是异物穿透皮带卡在缓冲托辊之间，针对这种情况，可以在缓冲托辊组安装皮带纵向撕裂检测装置，当异物刺穿皮带或皮带发生纵向撕裂时，检测器会检测到压力变化，变换器就会输出停机信号，保证在最短时间内使皮带机停机；二是异物未能穿透皮带，卡在落料口前端，针对这种情况，可以在落料口皮带正传动方向一侧进行切割，改成折页式挡板，在两侧用弹簧进行固定，并安装检测器。当异物撞击挡板时，挡板与检测器接触，变换器输出停机信号，使皮带机停机。
通过对现场缓冲托辊数量及机械结构的分析，选择7个万向电缆式压力传感器和1个变换器作为防撕裂系统外部保护装置。利用卸船机料斗操作站PLC的输入模块进行信号采集，通过卸船机主PLC输出模块将皮带撕裂信号传送给中控皮带流程PLC模块。为保证信号可靠、稳定，采用通信光缆进行传输，选用卸船机三合一电缆12路通信光缆中的一路备用光缆，建立卸船机与皮带机之间的通信，实现卸船机防撕裂开关动作后皮带流程停机的互锁逻辑关系。
3 系统实现
3.1机械改造与安装
3.1.1异物穿透皮带，卡在缓冲托辊的解决方案
考虑到卸船机落料口缓冲托辊组会跟随卸船机移动，皮带机所使用的固定式防撕裂保护开关并不适用于卸船机。因此对皮带防撕裂保护开关进行改型设计。利用折型连接板将撕裂保护开关装置与缓冲托辊连接在一起，使其随着缓冲托辊的摆动而摆动，避免两者发生碰撞。
3.1.2异物未能穿透皮带，卡在落料口前端的解决方案
将卸船机落料口（皮带正传动方向一侧）挡板进行切割，并将挡板改成折页式挡板，在挡板两侧用弹簧固定并设置限位开关检测。
3.2电气连接与控制
（1）将安装在落料口活页板侧的1个压力传感器和皮带下方缓冲托辊安装的6个压力传感器通过串联后接入变换器。AC220V电源作为变换器工作电源，现场7组检测器通过串联后接入4个输入点。检测器提供1个公共点和1个常开常闭点作为检测输出。为保证防撕裂装置的可靠性，选择常闭点作为变换器的信号输出。
（2）根据卸船机料斗操作站PLC模块的使用情况，选取输入模块HSVIM5的B7点作为现场信号的输入点，输入点所对应的原理图号和变量地址分别为14CK50M和I00975。同时，将变换器的公共点和常闭点分别接入到端子排14TB2的39和101上，以实现PLC输入模块对现场检测信号的采集。
（3）现场信号采集后，必须将输出模块传输到中控皮带流程PLC系统中，才能实现现场防撕裂检测器动作，使皮带停机。选取料斗操作站的输出模块HSVOM4的A8点作为PLC的输出点，所对应的原理图号和变量地址分别为14DL35M和Q00948。同时，将A8点接入到端子排14TB2的158上。输出模块通过接线端子与卸船机上机电缆中的信号线连接，并将该故障信号传至中控皮带流程PLC模块中。
（4）在卸船机及中控皮带程序中增加相应的程序段。当防撕裂检测器动作时，PLC输入点I00975会检测到信号的变化，由断开状态变为接通状态，输出点Q00948也会有由断开状态变为接通状态，并将信号传至中控皮带机程序。皮带机程序检测到卸船机发送的皮带撕裂信号后，会发出皮带撕裂故障报警，使皮带紧急停止，从而避免大规模皮带撕裂事故的发生。
4 卸船机的功能多样性、环保、高效需求
随着港口发展，接卸物料、客户需求的多样化，要求卸船机向多功能方向发展。2000年以来出现了装卸船一体机，如前卸、前装，节约码头资源和不同物料，前卸、后装，节约转运能耗。
为了满足客户对环保要求的日益提高，卸船机降尘抑尘技术也需不断改进。各制造厂家和用户均极其关注料斗和出料系统的降尘和抑尘设施，想方设法利用各种技术减少抓斗卸料、料斗出料过程的粉尘溢出。目前多数是采用水雾降尘和合适的三面挡风板高度技术，有少量采用干雾降尘和合适的三面挡风板高度技术，在易扬尘的物料中也有采用负压吸尘加布袋除尘系统降尘的技术。减少抓斗卸船过程中的粉尘溢出，越来越受到各方的重视，也是未来重点攻克的技术难题。
高效、节能、低故障率是卸船机适应未来船运发展的方向。随着船运行业竞争加剧，船东对船舶滞停码头提出更苛刻的要求，一旦造成船舶码头滞留不但其费用大，还给港口码头卸船带来较大压力。对卸船机设计选型要求留有足够的裕度，机电配套件要有高品质保证，以减少卸船机的维护工作量。目前中、大型卸船機在高配置要求中，国外的一些优质品牌占有较大优势。当然国内也有些配套件品质己赶上了国外的品牌，能满足卸船机高可靠性要求，只是宣传不够，没有获得用户全面认可，这方面还有待卸船机厂家和配套件供应商做大量工作，通过提升产品质量和选型裕度，实现国产配套件的高可靠性。
5 结束语
桥式抓斗卸船机皮带防撕裂系统可以从流程最初的卸船放料阶段就开始对皮带机系统起到检测保护的作用，当皮带有异物刺入或破损时，整个流程停机，既避免对当前皮带造成长距离的撕裂，又避免异物对后续皮带造成进一步的损坏，有效降低直接机损造成的经济损失和间接生产损失。该系统同样适用于其他港口类似设计的专业化流程设备，具有较大的推广应用价值。
参考文献
[1]陈海敏.一种利用料斗秤模拟给煤皮带流量的方法[J].湖北电力.2005（04）
[2]桥式双抓斗卸船机[J].重工与起重技术.2011（02）
（作者单位：上海振华重工港机通用装备有限公司）
关键词：港口；桥式抓斗卸船机；皮带防撕裂系统
1 前言
无论何种码头物料流程，都必须由码头前沿的机械设备从船舱内将货物取出来。桥式抓斗卸船机是目前世界上用于港口散货船接卸的主要机械设备。
卸船机、皮带机、堆取料机等组成流程化的卸船作业线，其中皮带机输送带在卸船作业线中既起到串联作用，又是承载机构，贯穿于整个流程中。由于广泛采用钢丝型绳芯来提高皮带拉伸强度，但其纵向抗撕裂的能力并没有得到提高，因此在作业过程中极易造成皮带纵向撕裂，而皮带使用量大、成本高，一旦发生皮带撕裂事故，在短时间内将造成上百万元的损失，严重影响生产。在此，针对桥式抓斗卸船机吊挂式缓冲托辊的特点，选用合理的皮带防撕裂开关装置，并结合中控皮带流程PLC系统、卸船机PLC系统和网络通信系统的原理，设计并安装一套皮带防撕裂系统。该系统能够保证皮带撕裂发生时卸船皮带机马上停机，避免事故的进一步扩大，减少因皮带撕裂造成的直接损失和间接损失。
2 皮带防撕裂系统设计思路
卸船机作为整个卸船流程的起始端，是皮带机货物的装载设备。由于卸船机料斗上方安装有格栅，可以防止大块物料进入漏斗内部，因此，基本不存在大块物料损坏皮带的情况，主要需考虑小块不规则物料、铁棍、衬板等异物进入落料口造成的皮带撕裂问题。在落料口处，异物卡压撕裂和异物穿透撕裂所占比例达到800/a以上，因此主要针对上述情况进行设计。
烟台港矿石码头2750俩卸船机落料口下方安装的是吊挂式缓冲托辊，皮带发生纵向撕裂基本有以下2种情况：一是异物穿透皮带卡在缓冲托辊之间，针对这种情况，可以在缓冲托辊组安装皮带纵向撕裂检测装置，当异物刺穿皮带或皮带发生纵向撕裂时，检测器会检测到压力变化，变换器就会输出停机信号，保证在最短时间内使皮带机停机；二是异物未能穿透皮带，卡在落料口前端，针对这种情况，可以在落料口皮带正传动方向一侧进行切割，改成折页式挡板，在两侧用弹簧进行固定，并安装检测器。当异物撞击挡板时，挡板与检测器接触，变换器输出停机信号，使皮带机停机。
通过对现场缓冲托辊数量及机械结构的分析，选择7个万向电缆式压力传感器和1个变换器作为防撕裂系统外部保护装置。利用卸船机料斗操作站PLC的输入模块进行信号采集，通过卸船机主PLC输出模块将皮带撕裂信号传送给中控皮带流程PLC模块。为保证信号可靠、稳定，采用通信光缆进行传输，选用卸船机三合一电缆12路通信光缆中的一路备用光缆，建立卸船机与皮带机之间的通信，实现卸船机防撕裂开关动作后皮带流程停机的互锁逻辑关系。
3 系统实现
3.1机械改造与安装
3.1.1异物穿透皮带，卡在缓冲托辊的解决方案
考虑到卸船机落料口缓冲托辊组会跟随卸船机移动，皮带机所使用的固定式防撕裂保护开关并不适用于卸船机。因此对皮带防撕裂保护开关进行改型设计。利用折型连接板将撕裂保护开关装置与缓冲托辊连接在一起，使其随着缓冲托辊的摆动而摆动，避免两者发生碰撞。
3.1.2异物未能穿透皮带，卡在落料口前端的解决方案
将卸船机落料口（皮带正传动方向一侧）挡板进行切割，并将挡板改成折页式挡板，在挡板两侧用弹簧固定并设置限位开关检测。
3.2电气连接与控制
（1）将安装在落料口活页板侧的1个压力传感器和皮带下方缓冲托辊安装的6个压力传感器通过串联后接入变换器。AC220V电源作为变换器工作电源，现场7组检测器通过串联后接入4个输入点。检测器提供1个公共点和1个常开常闭点作为检测输出。为保证防撕裂装置的可靠性，选择常闭点作为变换器的信号输出。
（2）根据卸船机料斗操作站PLC模块的使用情况，选取输入模块HSVIM5的B7点作为现场信号的输入点，输入点所对应的原理图号和变量地址分别为14CK50M和I00975。同时，将变换器的公共点和常闭点分别接入到端子排14TB2的39和101上，以实现PLC输入模块对现场检测信号的采集。
（3）现场信号采集后，必须将输出模块传输到中控皮带流程PLC系统中，才能实现现场防撕裂检测器动作，使皮带停机。选取料斗操作站的输出模块HSVOM4的A8点作为PLC的输出点，所对应的原理图号和变量地址分别为14DL35M和Q00948。同时，将A8点接入到端子排14TB2的158上。输出模块通过接线端子与卸船机上机电缆中的信号线连接，并将该故障信号传至中控皮带流程PLC模块中。
（4）在卸船机及中控皮带程序中增加相应的程序段。当防撕裂检测器动作时，PLC输入点I00975会检测到信号的变化，由断开状态变为接通状态，输出点Q00948也会有由断开状态变为接通状态，并将信号传至中控皮带机程序。皮带机程序检测到卸船机发送的皮带撕裂信号后，会发出皮带撕裂故障报警，使皮带紧急停止，从而避免大规模皮带撕裂事故的发生。
4 卸船机的功能多样性、环保、高效需求
随着港口发展，接卸物料、客户需求的多样化，要求卸船机向多功能方向发展。2000年以来出现了装卸船一体机，如前卸、前装，节约码头资源和不同物料，前卸、后装，节约转运能耗。
为了满足客户对环保要求的日益提高，卸船机降尘抑尘技术也需不断改进。各制造厂家和用户均极其关注料斗和出料系统的降尘和抑尘设施，想方设法利用各种技术减少抓斗卸料、料斗出料过程的粉尘溢出。目前多数是采用水雾降尘和合适的三面挡风板高度技术，有少量采用干雾降尘和合适的三面挡风板高度技术，在易扬尘的物料中也有采用负压吸尘加布袋除尘系统降尘的技术。减少抓斗卸船过程中的粉尘溢出，越来越受到各方的重视，也是未来重点攻克的技术难题。
高效、节能、低故障率是卸船机适应未来船运发展的方向。随着船运行业竞争加剧，船东对船舶滞停码头提出更苛刻的要求，一旦造成船舶码头滞留不但其费用大，还给港口码头卸船带来较大压力。对卸船机设计选型要求留有足够的裕度，机电配套件要有高品质保证，以减少卸船机的维护工作量。目前中、大型卸船機在高配置要求中，国外的一些优质品牌占有较大优势。当然国内也有些配套件品质己赶上了国外的品牌，能满足卸船机高可靠性要求，只是宣传不够，没有获得用户全面认可，这方面还有待卸船机厂家和配套件供应商做大量工作，通过提升产品质量和选型裕度，实现国产配套件的高可靠性。
5 结束语
桥式抓斗卸船机皮带防撕裂系统可以从流程最初的卸船放料阶段就开始对皮带机系统起到检测保护的作用，当皮带有异物刺入或破损时，整个流程停机，既避免对当前皮带造成长距离的撕裂，又避免异物对后续皮带造成进一步的损坏，有效降低直接机损造成的经济损失和间接生产损失。该系统同样适用于其他港口类似设计的专业化流程设备，具有较大的推广应用价值。
参考文献
[1]陈海敏.一种利用料斗秤模拟给煤皮带流量的方法[J].湖北电力.2005（04）
[2]桥式双抓斗卸船机[J].重工与起重技术.2011（02）
（作者单位：上海振华重工港机通用装备有限公司）