门座式起重机作业散货时抓斗抓取量实时控制

李 滨，郑世伟，付鹏飞，王 轶

（日照港股份三公司，山东日照 276800）

0 引言

日照港股份三公司现有门座式起重机（以下简称门机）41台，25 t 门机19 台，40 t 门机22 台；抓斗112 台，其与门机的配比是2.58 倍，与岚山公司和二公司的配比5.3 倍相比，悬殊较大，尤其是40 t 门机的配套抓斗更少，在装卸比重较高的货物时，无论是选用大斗容还是小斗容的抓斗，会出现2 种现象。

（1）小斗容的，抓满时根本达不到40 t，效率低。

（2）大斗容的，易造成超载现象，需要再次打开抓斗，放出部分货物，延长了作业时间，降低了作业效率。

1 项目改造

1.1 设计原理

在抓斗下降直至货垛的过程中，使每次抓斗降至货垛时4根钢丝绳的松紧状态基本一样。也就是确保每次抓斗开始抓取货物时，其起始状态基本上都是相同的。原因在于：在门机作业过程中，每次抓斗降至货垛时，4 根钢丝绳的松紧状态与前一次都不一样，这造成了每次抓斗抓取货物时，起始状态都不一样，即便后续的控制方式相同，抓取量也不相同。

抓斗开始闭合时（开始抓取货物），通过控制支持、开闭2 个机构的配合，到达控制抓取量的目的。引入重量传感器信号参与抓取量的控制，结合操作人员的经验，实施控制深挖量，缩小每次抓取量的差距。

1.2 安装说明

在司机室联动台上加装调节旋钮用作抓取量调整控制。信号进入PLC 后，通过程序运算，有效控制抓斗抓取重量，流程：①调整联动台安装旋钮（图1）；②信号传输进入PLC（图2），并在PLC 内完成运算，进而控制抓斗抓取量。

图1 联动台安装调整旋钮

图2 PLC 电气柜

1.3 数据分析

在公司西港区泊位门机上安装运行，测试数据见表1 和表2。

表1 测试数据1

通过表1 统计看出，普通门机和采用抓斗量控制门机在同时作业同一条船的同种货类时，采用抓取量控制门机比普通门机提升作业效率3.73%～16.70%，即此种控制方式对不同货类都有提升作业效率的作用。

通过表2 统计可以看出，6 名不同司机分别操作普通门机和采用抓取量控制门机作业时，每名司机操作采用抓取量控制的门机作业效率分别提高0.27%～15.96%，即此种控制方式能够适应大部分操作人员。

表2 测试数据2

2 项目改造的经济价值及意义

2.1 经济价值（以7 台40 t 门机为例）

节省不同斗容抓斗的研发、制造、管理成本。按减少储存一种斗容的抓斗，每台抓斗按2.5 万元计算，公司7 台门机需要大约9 台抓斗（2 台备用），共节约成本22.5 万元。

7 台40 t 门机装卸一条15 万吨级别的煤炭货船，时长约45 h，加上靠离泊的时间（5 h 左右），一共需要约50 h。在作业条件及设备正常运行的最优化状态下，7 台40 t 门机一年作业量为2528 万吨。按提升3%的作业效率计算，提升后一年的作业量约为2699 万吨，提高171 万吨。按公司2016 年实际作业量2360 万吨，相当于理想条件的93.35%计算，则可提高作业量159.63 万吨。每吨作业量利润按8 元计算，则一年可创造经济效益1277.04 万元。

2.2 改造意义

相比传统的根据货类比重的不同而选择不同斗容的抓斗，该设计方案实施后可取到有2 点效果。

（1）减少储备抓斗的种类和数量，实现一种斗容的抓斗就能满足作业不同货类的需要。降低了抓斗的各方成本费用，同时提高了安全系数。相比目前依靠司机的个人操作水平、经验来控制抓斗的抓取量，此项目的运行可以大大改善这一点，降低对操作水平的要求。

（2）操作简单，转换方便。在作业某种货物时，能够避免货种类不同更换抓斗的需求，从而减少更换抓斗的时间，降低人工费用。只需司机转动开关即可，达到提升作业效率的目的。

3 应用意义

该设计方案实施后既可以提高接卸比重较高货物的作业效率，同时也避免了因超负荷对门机自身的伤害，保证了人机安全。此外此系统的应用也降低了对门机司机操作水平的要求，减轻了司机的劳动强度，降低了事故发生概率。