浅析链斗式连续卸船机的构成及控制系统

浅析链斗式连续卸船机的构成及控制系统
作者：桂军
来源：《工业设计》2016年第05期
摘要：链斗式连续卸船机是一种利用链斗从海船舱内挖取物料并将物料通过机上输送机系统卸至码头上的散料连续式卸船机械。

链斗式卸船机是近些年迅速发展起来的一种连续卸船设备。

目前德国、日本、我国都在研制生产这种类型的产品。

本文首先介绍了链斗式连续卸船机的基本构成及特点，然后对于链斗式连续卸船机的控制系统进行了应用分析。

关键词：链斗式连续卸船机；构成；控制系统
随着经济全球化的迅速发展，散货运输量急剧增加，对散货装卸机械提出更高的要求。

链斗式连续卸船机具有作业效率高、自重轻、对环境污染小、可自动运行，在我国已有较长的使用经验，在国外，特别是日本和欧洲，连续卸船机技术和连续卸船机市场得到了持续的发展。

链斗式连续卸船机可用于铁矿石、煤炭、石灰石、砂土、化肥原料和原糖等各种散装物料的卸船作业，其在钢厂、电厂、大型专业散货码头上的应用日益广泛。

1链斗式连续卸船机主要基本构成及特点
链斗式连续卸船机主要由3大部分组成，分别是：链斗提升部分，回转部分和行走部分。

主要工作机构有链斗提升机驱动机构、BE伸缩浮动机构、BE回转机构、臂架回转机构、臂架俯仰机构、大车运行机构。

主要物料输送机构有链斗提升机、回转给料盘、臂架带式输送机、输出带式输送机。

其工作原理是：物料由斗式提升机连续提升，链斗反转将物料卸至回转给料盘，回转给料盘旋转给料至臂架带式输送机，物料从臂架带式输送机经输出带式输送机至码头带式输送机。

1.1基本构成介绍
1.1.1链斗提升部分：安装在臂架头部的L型框架上。

链斗提升部分由以下部分组成：链斗提升部分驱动电机、链斗提升部分减速箱、链斗提升部分驱动及从动链轮、链斗提升部分链条、链斗、回转给料器、链斗提升部分回转轴承、上部漏斗、司机室及链斗提升部分支撑结构。

链斗提升部分通过回转轴承与链斗提升部分支撑框架连接，链斗提升部分支撑框架与臂架铰轴连接。

由于上部的平行连杆系统，无论臂架俯仰到多少角度，链斗提升部分始终保持垂直。

平行连杆系统包括：回转结构、臂架、配重梁及L型框架结构。

回转给料器安装在L型结构上，将物料从链斗提升部分转移到臂架皮带机。

1.1.2回转部分包括：臂架、配重梁结构与回转结构。

臂架皮带机安装在臂架上。

回转机构内安装有漏斗系统。

配重梁与回转结构由2个臂架油缸相连。

1.1.3行走部分：由门座、海侧门腿、陆侧门腿组成。

输出皮带机安装在门座部分，卸船机海侧门腿与陆侧门腿各安装平衡装置。

链斗提升部分的自重由安装在配重梁后部的配重块平衡。

配重另用后拉杆拉住。

臂架为板梁或桁架结构。

链斗提升部分及臂架、配重梁部分通过液压油缸实现俯仰动作。

链斗提升部分及回转部分，通过安装在行走部分回转结构上的回转轴承实现回转动作。

卸船机海陆侧门腿下部均安装有行走机构，可沿码头轨道移动。

1.2特点
1.2.1对环境的污染小
因为除取料机头外，其物料输送路径基本上是封闭的，粉尘不易逸出。

工作中没有频繁的起制动操作，故噪声也不大。

1.2.2对码头负载小
由于链斗卸船机工作时整机重心变化范围小，与相同能力的抓斗卸船机相比，对码头负载可降低约10%～20%。

卸船能力越大，该特点越明显。

1.2.3出料能力稳定
通过对输出皮带机输出量和链斗机构挖掘力矩的检测，可以控制取料头的挖掘量，使得卸船机对码头皮带机的喂料能力恒定。

因此在设计码头皮带机时，无需考虑码头皮带机容量安全系数，可减少建设成本。

1.2.4操作简便，易实现自动化
司机只要控制链斗卸船机取料头的移动方向，其大车、臂架回转、链斗提升机回转和俯仰等机构的联动动作均可实现由计算机控制完成。

卸船机在每一层工作面上的取料工艺都是相似的，因此操作方便，且易于实现半自动化或自动化作业。

2链斗式连续卸船机控制系统
2.1联动控制系统
联动动作是根据作业中实际需求，用以完成某一特定的比较复杂的动作。

这将需要根据机构的运行特点，通过计算机协调各个参与机构的速度参数来实现。

这里简单介绍一下目前常用的几种联动模式：
2.1.1横移联动控制
横行联动即链斗提升部分在某一高度后，高度保持不变，沿着一条垂直于轨道的直线方向运行。

这个动作需要臂架回转与大车行走配合，确保取料头中心沿着垂线运动，同时加入取料头回转，以保持取料头始终垂直于舱壁。

2.1.2 取角联动控制
取角联动即取料头运行到舱壁的拐角处，如果按照通常绕着取料头中心旋转，由于取料头有一定长度，会留下一个以圆弧边为底，近似于直角三角形的卸料盲区。

取角模式就是在取料头回转的同时，及时加入大车和臂架回转的动作，使取料头的端部伸入盲区，做到完全卸料，不留死角。

2.1.3垂直起伏控制
垂直起伏是当司机选好挖掘点时，通过臂架俯仰将取料头向下降低，由于取料头沿圆弧轨迹运行，在取料头向下降低的同时会造成取料头向前或向后运动，造成司机操作的不够准确，并产生取料头向前或向后运动的附加阻力。

为此，系统会将大车运动和臂架回转同时加入并协调动作，实现取料头完全沿着一条预定的垂直于船舱底的垂线上下运动。

2.1.4 俯仰联动控制
在操作人员根据需要将取料头摆动或者伸缩时，会造成取料位置的上下变动，这样会影响卸船效率。

因此在摆动或者伸缩动作的同时，通过计算机计算加入相应速度的垂直起伏，用以平衡取料头取料位置上下变动的高度差，达到不改变取料高度的目的
2.2 半自动运行控制系统
根据卸船时动作重复的特点，加入“学习”功能，实现了链斗卸船机的半自动化作业。

链斗式连续卸船机在船舱卸料深度低于舱口后，取料平面保持不变。

在挖掘路径上选择一个点，司机开启学习功能，接下来一段时间内继续手动操作，经过一圈卸料后回到起点处，在完成预定操作后记录到电脑中，然后就可以启动重复操作达到自动卸船的目的。

司机此时双手解放出来，调整坐姿，减缓疲劳。

需要注意的是在自动作业时要密切观察有无异常情况。

一旦
出现异常情况后，立即切换到手动模式，进行人工操作。

半自动运行目前在大部分条件合适的链斗卸船机上已经得到广泛应用。

2.3安全装置及联动保护系统
链斗式连续卸船机安装有以下安全装置及联动保护系统
2.3.1链斗提升锁定及超载检测
（1）挖掘时，通过监视链斗提升电机转矩，对链斗提升机构进行超载保护。

（2）链斗提升部分筒体安装有应变计，保护CSU在挖掘时受到过大力而损伤链斗提升筒体。

2.3.2臂架皮带机、输出皮带机保护皮带机配有检测设备
漏斗阻塞限位、测速限位、皮带机跑偏限位。

2.3.3臂架俯仰过行程保护
臂架俯仰通过绝对值编码器（臂架俯仰角度检测）设定停止位置。

2.3.4臂架回转过行程保护
臂架回转通过绝对值编码器（臂架回转角度检测）检测位置，通过摇杆限位设定极限位置。

2.3.5锚定装置的联锁
输出皮带机、大车行走及臂架回转分别设有联锁限位，限位设在锚定装置上，检测开锁状态。

2.3.6夹轮器和顶轨器的联锁
夹轮器和顶轨器上设有限位，检测夹轨器的释放状态，与大车行走联锁。

2.3.7以下位置设有应急停止限位
（1）拉绳限位：臂架皮带机与输出皮带机的两侧步道上装有拉绳限位。

（2）紧停开关：司机室、电气房、下部斜梯入口及链斗提升部分上部设有紧停开关。

2.4 CMS及故障监控系统
链斗式连续卸船机电气房内配有类似于岸边集装箱起重机的CMS管理系统，司机室内安装有一套故障及状态监控系统以及一台控制触摸显示屏。

用以帮助维修人员和司机操作人员了解卸船机运行情况及故障诊断，TPB控制等。

3结语
综上所述，链斗式连续卸船机在散装物料设备卸船作业领域中广泛应用，值得我们进行大力推广。

本文结合笔者自身的实践工程经验，对当前在链斗式连续卸船机上应用的控制系统进行了详细的分析，相信随着未来新技术和新方法的进一步采用，未来的链斗式连续卸船机可以取得更大的成绩。

参考文献：
[1] 郑见粹，张振雄.连续卸船机的使用与发展[J].港口装卸.2005（5）：40-43.
[2] 陈再兴，周筱川.大型散货码头链斗式连续卸船机的应用[J].起重运输机械.2011
（S1）：8-10.。