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Product Category針對wika壓力變送器在接卸作業(yè)過程中會因計重誤差等原因造成超載作業(yè),存在安全隱患,對專業(yè)散貨泊位造成一定安全風險。通過對壓力變送器超載作業(yè)的危 害、影響因素進行分析,基于提高稱重系統(tǒng)快速性、精準性等技術措施,提出超載保護方 法,為wika壓力變送器安全運行提供技術保障。
1、超載作業(yè)危害:
超載保護始終是港機設備安全管理領域中的重要研究課題,超載作業(yè)通常有以下危害:
(1)、影響鋼絲繩及其連接件的使用壽命。起升 開閉鋼絲繩分別自起升、開閉 4 個卷筒,經機房 滑輪組、海陸側改向滑輪組、主小車滑輪組后,分 別在抓斗上固定。以唐山港卸船機為例,其主繩 采用直徑 53 mm 鋼絲繩,海側開閉為左旋 260 m, 海側起升為右旋 260 m,陸側開閉為右旋 230 m,陸側起升為左旋 230 m。抓斗繩為海側 35.5 m,陸 側 34 m,梨形頭和 C 型扣采用配套的 # 17 產品。卸船機鋼絲繩及其連接件頻繁超負荷承重,會導 致鋼絲繩斷絲、斷股,連接件異常磨損甚至斷裂, 極易造成機損船損事故。
(2)、造成鋼結構疲勞損傷。卸船機前大梁長期處于過負荷工作狀態(tài)時,會導致鋼結構變形開裂, 嚴重影響運行安全。
(3)、加大傳動機構的工作負荷。變頻器長期處于過負荷高溫工作狀態(tài),加大電氣房散熱難度,易 報過溫故障,且嚴重時會導致 IGBT 板等關鍵配件 損壞,導致設備停機。
(4)、降低生產效率。以唐山港卸船機為例,艙內抓料平均高度為 -8 m,按照目前的超載程序設 計,每次讀取稱重值均在 10 m 高度。-8 m 至起升 高度 10 m 的距離為18 m。按照卸船機抓斗滿載下降速度為 200 m/min,即3.3 m/s,單程下降時間為5.5 s;卸船機抓斗滿載上升速度為160 m/min,即 2.7 m/s,單程上升時間為 6.7 s;開斗、放料、閉 斗的平均時間為8 s。按此計算每當超載達到125%時,抓斗回程放料的往返時間為 20 s。按照卸船機作業(yè) 55 s 單斗循環(huán)計算,抓斗超載時回艙卸 載的時間占抓斗循環(huán)時間的 36%,嚴重影響作業(yè)效率。
2、超載原因:
2.1、貨種原因 接卸貨物比重大。2016 年,唐山港接卸礦石船舶 262 艘次,卸船吞吐量 3 839 萬 t,其中南非粉、巴西粉、秘魯精粉、智利精粉、南非塊等品位63.3%以上的大比重貨物為 696 萬 t,占全部卸船量的 18.13%,該情況尤其在船舶開艙作業(yè)時更為 突出,貨面平整容易抓取,加之貨物比重較大,作業(yè)過程中易出現超載現象。
2.2、設置原因:
抓斗抓取量設置不合理。唐山港現有的變斗容礦石抓斗適用的物料比重為 2.0/2.5,抓斗斗容為19.5/15.6 m3。卸船作業(yè)時,卸船機司機根據貨種特 性和作業(yè)階段對抓取量進行設置,實現滿斗抓料的 同時避免抓斗超載,抓取量通過控制起升鋼絲繩松繩補償的張緊力,實現自動調整內部挖掘深度。若抓取量設置偏大,達到 110%超載時,抓斗在起升階段會報出超載報警,達到 125%超載時,抓斗會報出 超載故障,程序禁止抓斗向卸料系統(tǒng)放料,司機需將抓斗返回艙內進行減載;若輕載抓取物料,貨物 凈重明顯小于卸船機作業(yè)能力時,浪費卸船機性能,延長船舶在港停時,加大電能消耗。
3、基于稱重技術的超載保護問題:
3.1、超載保護形式:
目前,變送器超載保護方式包括硬 件超載保護和軟件超載保護 2 種方式。
(1)、硬件超載保護一般將傳感器連接在前后 大梁起升改向滑輪的傾轉裝置上,傳感器將輸出 信號送至重量變送器,重量變送器將傳感器上的 負荷電壓信號轉換成電流信號,#終傳送到司機室顯示控制儀表。該保護方式需要購置安裝硬件、 定期校準零點、需要安排日常點檢維護,而且存在故障報出緩慢,影響作業(yè)效率等問題。
(2)、軟件超載保護一般分為超載報警判斷和 超載故障判斷 2 部分。其中:超載報警判斷是在 超載高于 110%的情況下,僅作聲光報警,不作設 備急停,減載至 90%后報警解除;超載故障判斷是在超載高于 125%的情況下,上升過程且起升10 m 高度以下時設備急停,復位后將抓斗移回艙內減載。
3.2、超載保護問題:
wika壓力變送器利用現有技術稱重時計重誤 差較大,且超載報警存在漏報現象,對卸船機司機操作技術和經驗有較高要求,主要造成以下后果:
(1)、因超載報警存在誤報、漏報現象,易加劇設備疲勞損傷,造成機損、船損事故。
(2)、超載報警和故障的判斷需要在 10 m 等較高的高度完成,判斷遲緩。
(3)、由于程序原因,稱重數值可能取在力矩曲線的波峰或波谷位置,造成稱重數值不準確。
綜合上述情況,為保障設備安全運行、稱重快 捷精準,須研制新的控制程序,達到降低硬件維護 成本,同時快速精準地判斷超載的目的。
4、超載保護改進方法:
卸船機的動態(tài)稱重,可選取變頻器起升開閉 力矩曲線作為計算變量。每個作業(yè)循環(huán)內的力矩 曲線,只針對當前特定的一斗貨物。因此,通過分 析曲線的波動情況找到波動規(guī)律,是分析和改進軟件稱重的重要方法。