卸船机料斗门液压控制系统改造

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宋辉辉
(烟台港股份有限公司矿石码头分公司，山东烟台264000)
摘要：为了提高卸船机料斗门液压控制系统运行的稳定性和料斗门开度的控制精度，进而提高卸船机生产效率，对卸船机原有的料斗门液压控制系统进行改造，并增加检测
料斗门开度的位移传感器。

改造后的料斗门液压控制系统运行稳定，故障率低;料斗门
开度控制精度高，并且开度数据可以实时传送至C M S系统。

料斗门液压控制系统的改造有效地提高了操作人员的操作便捷性及料斗门控制精度，降低了系统故障率及维护
成本,提高了卸船机的生产效率。

关键词：港口；卸船机;液压控制系统;传感器；C M S系统
〇引言
烟台港西港区一期矿石码头是一个专业化矿 石码头，卸船机、皮带机和堆取料机组成自动化的 卸船作业线。

卸船机作为卸船作业流程的起始部 分，其运行状况及卸船效率直接影响了整个卸船 作业流程的效率。

由于码头散货涵盖了铁矿、铝矶 土、煤炭等多种货种，不同货种的密度及流散性等 特性又有较大的区别。

为保证物料流量的稳定性 和卸船作业线的安全稳定运行，多个卸船机必须 协调配合。

料斗门作为货物由卸船机至地面皮带 机的最后一道关口，其运行的稳定性及开度控制 精度对卸船作业流程的效率有着重要的影响。

原来的卸船机料斗门采用液压站控制，通过 对油栗及电磁换向阀的控制来实现料斗门的开关 操作。

料斗门和分料板装置共用1套液压站，油缸 与液压站间的距离较远。

由于作业现场环境恶劣，在实际使用过程中液压系统故障率较高，易出现 压力泄漏、电磁换向阀故障等情况。

同时，料斗门 开度只能通过行程开关和感应开关在CMS系统 上显示4种位置状态(完全打开、开三分之一、开 三分之二、完全关闭），其余位置状态无法在CMS 系统上显示。

司机若要精确控制料斗门开度，只能 人工在现场通过刻度去观察判断，且无法保证调整的精确性。

为了提高料斗门液压控制系统的稳定性和料 斗门开度控制的精确性，对料斗门液压控制系统 进行改造，以适应货种多样性对料斗门调节的需 求和开度控制精确性的要求。

1系统改造设计思路
在液压控制系统中，电液推杆具有结构紧凑、安装方便、占据空间小、维护简单、机电液一体化 全封闭结构、使用寿命长、动作灵敏、运行平稳、行 程控制精确等优点。

因此，采用整体密闭式电液推 杆替代原来的液压控制系统。

在电液推杆一侧安 装带有保护罩体的位移传感器，通过相应的机械 连接，保证电液推杆油缸和固定传感器位置磁铁 的缸体同步运动。

通过PLC计算，可以实现料斗 门开度的实时检测，并在CMS系统中显示。

2改造方案实施
2.1选型和安装
2.1.1电液推杆和位移传感器的选型
2.1.1.1电液推杆选型
在选择电液推杆型号时要考虑以下3点要 求:一是料斗门安装在斗壁上有一定的倾斜角度，在料斗内有存货的情况下，料斗门在动作时存在
.41 •
一定的阻力，因此电液推杆的推理和拉力要满足 使用要求。

二是料斗门在动作时有一定的行程范 围，因此电液推杆油缸行程和位置传感器的行程 要满足料斗门开闭行程的要求。

三是由于安装现 场的空间限制，要考虑缸体的直径和电机等整体 的合理布局。

参照原始液压系统参数和现场实际情况，选 用江苏海陵机械有限公司生产的YQK 130000型 液压控制器，该液压控制器技术参数为：推力 130 000 N ，拉力 100 000 N ;行程 900 mm ;推速 28m m /s ,向下使用；电动机 Y 132S -4-5.5kW ， IP 55，B 级。

该液压控制器选用GE 60E S 型关节轴 承，其半径为65 mm ,厚度为50 mm 。

YQK 130_ 型液压控制器机械结构见图1。

2.1.1.2位移传感器的选型
位移传感器采用德国ASM 磁致伸缩位移 传感器，型号为MPM 1B 4,该传感器的检测行程 为1 000 mm 。

位移传感器安装在防尘罩内，检测 位置的磁铁安装在传感器防尘罩缸体内部，通 过机械连接，保证位移传感器防尘罩缸体与电 液推杆油缸运动的同步性。

MPM 1B 4型磁致伸 缩位移传感器结构原理见图2。

MPM 1B 4型磁致
伸缩位移传感器工作参数见表1。

MPM 1B 4型磁 致伸缩位移传感器信号示意图见图3。

2.1.2安装方案
原有液压系统油缸缸体一端通过销轴固定在 料斗斗壁上，另一端固定在料斗门上端。

为了降低 改造费用，在不改变料斗门原有机械结构的基础 上，利用原来的液压系统油缸安装的底座，将电液 推杆安装在料斗及料斗门上。

位移传感器安装在
防尘罩内，检测位置的磁铁安装在传感器防尘罩 缸体内部，传感器可伸缩部分与电液推杆活动油 缸的端部相连。

当油缸伸缩运动时,传感器的可移 动部分跟随油缸一起运动，实现位移的实时连续
检测。

电液推杆现场安装图见图4。

2.2电气控制方案 2.2.1电液推杆电气控制
该电液推杆采用电机正反转设计：当电机正
S
气滤清器
)
v ——E ----3-放
油
口
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------------------
—
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\G E 60E S
型
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YQK 130000型液压控制器机械结构(
单位
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33e
• 42
•
表1ASM MPM1B4型磁致伸缩位移传感器工作参数激励电压18 ~27 V D C(18 〜36 V D C可选）激励电流标准70 m A，最大80 mA 负载最大350 n
输出电流 4 ~20 m A，最大30 mA
分辨率趋近于无限
稳定性（温度）±50 X l c r v t f：s.
保护反极性保护、短路保护输出噪声0.5 m V RMS
工作温度-40 ~+85^
抗干扰性(E M C)E N61326:2004
+24V D C f
c
0 V D C GND
(
X
~r~420 T信号+ ,
\
信号G N D , ---------------------------(
图3 MPM1B4型磁致伸缩位移传感器工作参数
图4电液推杆现场安装图
转时，油缸向外伸，此时料斗门关闭；当电机反转 时，油缸向回缩，此时料斗门打开。

在控制柜内增 加1套电机正反转控制系统，利用原有料斗控制 站PLC系统的备用输人、输出模块，修改PLC控 制逻辑，实现对电液推杆电机的正反转控制和保 护。

电机正反转控制电路见图5。

2.2.2位移传感器信号采集及逻辑运算
MPM1B4型磁致伸缩位移传感器输出4~ 20 m A电流信号，采用模拟量输人模块采集该电
图5电机正反转控制电路
流信号。

PLC采集到的模拟量信号值与传感器检 测到的实际位移距离呈线性比例关系为
Y-b=kX(1)式中：F为传感器检测的实际位移距离，为 补偿量4为比例系数;Z为PLC采集到的模拟量 信号值得出传感器的实际检测位置。

由于电液推杆为向下使用，传感器的位移与 料斗门的开度呈反比例关系，即位传感器位移越 大，料斗门的开度越小。

为了便于直观地判断料斗 门的开度，将开度换算成比例，并限制在0~100% 之间。

计算公式为
D=(l-Y/L)x 100% (2)式中为料斗门的开度百分比显示;F为传感器 检测到的料斗门的位移距离;i为料斗门的实际 总行程。

2.3 CMS系统显示功能
在CMS系统中增加料斗门开度显示画面，操 作人员可以在司机室直接控制料斗门的打开和 关闭，并且可以在CMS系统组态_面中查看料斗 门开度的实时数据。

料斗门开度显示界面截图见 图6。

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•
10/28/1813:04:28
(T l
2018-10-25 14：55：01：59 F L T .4184 2018-10-25 14：54：51：59 F L T _1380
起升重童传感器松绳状态
开闭在最大位置限制
^船机抓斗净重料斗净风速皮持
M m
开
闭
■
车
车
俯
仰报表
^最小化，&回前贫
■加热器启动检查故障
■液压站油溫低故障 ■液压站油温高故障 ■液压泵启动检查故障 ■液压泵油位低故障 ■液压泵堵塞故障 ■料斗门打开请求 ■料斗门关闭请求 ■液压泵启动命令 ■打开电磁阀启动 ■关闭电磁阀启动 ■料斗门打开3U % ■料斗门打开7(丨％■枓斗门完全打开 ■料斗门关闭
■料斗门打开启动故障 ■料斗门关闭启动故障
N •斗门幵度=n _
接料板
■接料板电机过温故障 ■卷茼跳绳限位动作 ■制动器启动检查故障 ■制动器释放检查故障 ■减速箱过温故障 ■加热器启动检查故障 ■上升接触器检查故陣 ■下降接触器检查故障 ■接典板上弄请求 ■接抖板下■永 »接料板上升命令 ■接料板下降命令 ■制动器打开命令
■制动器释放限位动作 ■接料板上升停止 ■接料板下漆体止
料斗振动器
■电机1接触器检查故障 ■电机2接触器检查故障 ■电机3接触器检查故障 ■料斗振动器启动
分料板
■打开电磁阀启动 ■关闭电磁阀启动 ■分料板海恻位置 ■分料板陆側位置■加热器启动检查故障 ■液压站油溫低故障 ■液压站油温高故障 ■液压泵启动检查故障 ■液压泵油位低故障 ■液压泵堵塞故障 ■挡风墙打开请求 ■挡风墙关闭请求 ■液压泵启动命令 ■打开电磁阀命令 ■关闭电磁阀命令 ■墙关闭限位1动作 ■墙关闭限位2动作 ■墙打开限位1动作 ■墙打开限位2动作 ■挡风墙关闭 ■挡风墙打开
振动给料器
■司机室操作选择 ■传送带1运行 ■传送带2运行 ■变頻器故障
■料斗门关闭联锁 ■主接触器检查故障 ■振动给料器运行请求 ■驱动器元许运行 ■振动给料器运行中 ■振动给料器中速
|料斗站操作选择 I 分料板海倒位置 I 分料板陆侧位置 |料斗物料少于2^ I 电机1断路器跳闸 |电机2断路器跳闸 |控制电AC 3跳闸 ■变频器启动命令 I 振动给料器低速 I 振动给料器全速
司机室行走
■变频器故I 1 章 ■平台门限位故障 ■主接触器险查故障 ■电杌1断路器跳闸 ■电机3断路器跳闸 ■陆侧超程限位动作 ■司机室丨/〇通信故障 ■ CSP 接触器跳闸 ■司机室向前命令 ■碌机室慢邊今令 ■司机室海倒正常停止过道门限位故障 司机室锚定故障 制动器检查故障 电机2断路器跳闸 电机4断路器跳闸 海側超程限位动作 俯仰水平联锁故障 制动器接触器跳闸 振动给料器全速 司机室向后每•令 司机室陆倒正常停止洒水系统
I ;’西水系统自动选择 '西水系统手动选择■水箱高水位 ■喷水泵启动故障I 供水泵启动 ■水箱低水位故障■供水泵启动故障 ■喷水电磁阀丨启动|喷水电磁阀2启动
■喷水电磁阀3启动
C M > <S 2> <
K
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C
3> C ®> <M > -〇>
主画面
开闹
大车
小+
辅助机构操碎面板在线编程动态«纸
报警 管理
图6
料斗门开度显示界面截图
3结语
卸船机料斗门液压控制系统的改造和优化提
高液压控制系统运行的稳定性和料斗门的控制精(上接第27页）
2015年3月16日，“幸福松”号货船首次安 全雾航离港，标志着大连港雾航成果正式进人 实际应用阶段。

截至2019年年末，大连港已累 计实施雾航船舶靠离泊200多艘次，节省船期 超180 d ,按平均每船每天租金3万美元计算， 可为船东压缩租金成本近4 000万元人民币。

同时，雾航成果的应用还能够缓解浓雾消散 后港口船舶集中靠离泊恢复的组织压力，有效释 放拖船、引航等港口生产公共资源,提升港口通航 效率，进而带动货物吞吐量的提升。

此外，雾航成果的应用还在一定程度上强化 大连港对大型船舶的竞争力。

2016—2019年，大 连港大型船舶到港量增长近50%,进一步巩固大 连港东北亚国际航运中心的地位，提升了大连港 的整体形象。

度。

该系统更加适应恶劣的现场环境，基本实现免 维护，而且更好地满足因货种不同而频繁调节料 斗门的需求，进一步提高操作人员的操作便捷性 和卸船机的卸船效率。

4结语
雾天对船舶航行和靠离泊安全影响较大，如
何根据港口的实际气象和作业条件，科学提出切 实可行的港口雾中航行实施方案具有重要意义。

本文在大连雾情的条件下，分析大连港雾航的能 见度标准、保障条件和应急措施，并总结大连港船 舶雾航的应用效果，对大连港的船舶生产作业组 织具有重要意义。

参考文献
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国水运(理论版)，2007(7):15-17.[2j 张洪刚，艾万政.船舶雾航安全对策U ].水运管
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