彭林

摘要：汽車棧橋作為連接渡輪和碼頭的唯一通道，是碼頭汽車滾裝作業(yè)的核心設(shè)備，為了提高設(shè)備的應(yīng)急操作能力，通過增設(shè)小流量泵組，并引入船電供電，將原有自動化運(yùn)行過程分解為各機(jī)構(gòu)的單動手動控制，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急情況下控制棧橋設(shè)備的應(yīng)急操作，確保設(shè)備的有序運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】汽車棧橋；應(yīng)急控制；船電接入

中鐵渤海鐵路輪渡公司經(jīng)營跨海鐵路和汽車滾裝運(yùn)輸業(yè)務(wù)，汽車通過汽車棧橋從碼頭待渡場安全駛?cè)攵奢喥嚺?。汽車棧橋設(shè)備是連接渡輪和a碼頭的唯一通道，設(shè)備可靠運(yùn)行是碼頭滾裝汽車上下渡輪作業(yè)的關(guān)鍵核心。為提高汽車棧橋設(shè)備的可用性，在原有汽車棧橋設(shè)備系統(tǒng)增設(shè)應(yīng)急操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)急情況下設(shè)備的有序使用。

1.汽車棧橋液壓電控設(shè)備構(gòu)成

液壓系統(tǒng)通過執(zhí)行油缸驅(qū)動鋼梁升降及搭接渡輪隨動運(yùn)行和棧橋支撐位置的鎖定運(yùn)行。液壓系統(tǒng)由液壓泵站、兩組升降油缸、兩組鎖定油缸及相關(guān)配套閥件和管路系統(tǒng)組成。其中液壓泵站包含兩套互為冗余的液壓柱塞泵，為系統(tǒng)提供液壓動力。

控制系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)和控制棧橋設(shè)備各部件有序運(yùn)行，其中主控制系統(tǒng)由基于PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)的S7-300系列PLC控制站和操作顯示屏組成，根據(jù)系統(tǒng)控制對象分布，分為操作臺主控站、現(xiàn)場柜控制站和液壓站控制站三大部分，在操作臺處還設(shè)置有TP270操作觸摸屏用于監(jiān)控汽車棧橋運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)中還設(shè)置有單相不間斷UPS電源，保障執(zhí)行控制閥件的可靠運(yùn)行。設(shè)備操作通過按下設(shè)在操作臺上的啟動按鈕一鍵完成。

2.設(shè)備應(yīng)急改進(jìn)需求分析

汽車棧橋液壓泵為液壓系統(tǒng)提供動力，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的不同階段的需要，控制系統(tǒng)調(diào)整柱塞泵輸出可控流量滿足設(shè)備在不同工藝段液壓驅(qū)動系統(tǒng)的需求。液壓泵組流量控制是通過PLC系統(tǒng)模擬量輸出模塊驅(qū)動帶有閉環(huán)反饋的泵組控制器實(shí)現(xiàn)的，優(yōu)點(diǎn)是能夠滿足系統(tǒng)不同工藝段控制要求，控制精度較高，但缺點(diǎn)是控制較為復(fù)雜，一旦泵組控制器部分出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致泵組無法使用，系統(tǒng)液壓動力的喪失。

設(shè)備動力電源來自港區(qū)變電所，作業(yè)中供電電源喪失將造成汽車棧橋停止運(yùn)行，棧橋無法脫離渡輪且渡輪也無法離港，中斷運(yùn)輸。

汽車棧橋的運(yùn)行由PLC系統(tǒng)自動控制完成，系統(tǒng)實(shí)時檢測反饋狀態(tài)，控制棧橋設(shè)備各機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)一鍵操作能自動完成設(shè)備全部操作，缺點(diǎn)是一旦某個進(jìn)程故障造成自動化流程無法順序執(zhí)行，導(dǎo)致設(shè)備停用風(fēng)險。

通過以上分析，確定系統(tǒng)增設(shè)后備供電和應(yīng)急液壓動力單元，并對系統(tǒng)自動化流程進(jìn)行應(yīng)急改進(jìn)是汽車棧橋應(yīng)急改進(jìn)的目標(biāo)。

3.增設(shè)應(yīng)急泵系統(tǒng)

系統(tǒng)中增設(shè)一套葉片泵單元應(yīng)急泵組，為棧橋設(shè)備液壓系統(tǒng)提供恒定液壓動力，獨(dú)立與原有復(fù)雜的柱塞泵及其控制系統(tǒng)，避免設(shè)備泵組單元故障導(dǎo)致系統(tǒng)喪失液壓驅(qū)動力造成的設(shè)備停用，實(shí)現(xiàn)在原有液壓泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障時啟動應(yīng)急泵組替代提供液壓動力單元要求。應(yīng)急泵組由泵電機(jī)直接驅(qū)動運(yùn)行，泵組電機(jī)采用星三角方式啟動控制，泵組設(shè)有電機(jī)過載保護(hù)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對泵組電機(jī)的保護(hù)。

采用應(yīng)急泵替代原有柱塞泵系統(tǒng)棧橋設(shè)備升降速度下降，但簡化了泵組控制方式，降低泵組電機(jī)功率，保證了系統(tǒng)額定壓力不變，滿足棧橋應(yīng)急情況下各工藝段運(yùn)行需求。

4.應(yīng)急泵組電源的改進(jìn)

為確保應(yīng)急泵組的供電持續(xù)有效，對應(yīng)急泵組電源供電進(jìn)行雙路供電改進(jìn)，除選用港區(qū)外供電系統(tǒng)為應(yīng)急泵組提供電源外，還從靠近汽車棧橋泵房的渡船船艉處引入船電作為應(yīng)急泵組的備用電源，確保應(yīng)急泵組供電持續(xù)可靠。

應(yīng)急泵組降低了液壓動力需要容量，為從船艉處接入船電提供條件。在電源轉(zhuǎn)換回路中設(shè)置了單刀雙擲轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了船電與市電的安全隔離。另外在電源系統(tǒng)中設(shè)置相序檢測開關(guān)，確保船電接入時設(shè)備相序正確。在船電電源接入端還設(shè)置快速連接插頭用于連接，提高應(yīng)急情況下快速響應(yīng)能力。

5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)單動控制應(yīng)急改進(jìn)

針對自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，設(shè)備流程無法繼續(xù)執(zhí)行導(dǎo)致設(shè)備故障停機(jī)問題，采用單動控制手動操作汽車棧橋各執(zhí)行閥件動作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備在應(yīng)急情況下的持續(xù)運(yùn)行。根據(jù)汽車棧橋動作要求，設(shè)置升降機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)手動操作按鈕，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)單步動作。

改進(jìn)中在原有控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)PLC自動輸出控制回路旁增加一套單動按鈕操作回路。在控制系統(tǒng)中設(shè)置正常和應(yīng)急操作系統(tǒng)切換控制開關(guān)，通過控制開關(guān)選擇切換正常模式和應(yīng)急模式下控制系統(tǒng)供電電源。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中分別增加單動操作按鈕，通過系統(tǒng)中各位置狀態(tài)反饋檢測開關(guān)對單動操作進(jìn)行保護(hù)，防止單動操作機(jī)構(gòu)超限運(yùn)行。自動回路和手動控制回路并聯(lián)接入后驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥件。回路中還設(shè)置有機(jī)構(gòu)狀態(tài)指示燈，用于操作人員確定系統(tǒng)狀態(tài)，機(jī)構(gòu)指示燈回路獨(dú)立于自動和手動控制回路。

通過手動操作部分的控制改進(jìn)，直接驅(qū)動各部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，解決了汽車棧橋各機(jī)構(gòu)單動控制要求，實(shí)現(xiàn)汽車棧橋在應(yīng)急情況下的升降運(yùn)行驅(qū)動。

6.結(jié)束語

通過以上分析應(yīng)急船電接入有效解決了碼頭現(xiàn)場因外供電缺失造成棧橋設(shè)備停用的問題，為碼頭設(shè)備應(yīng)急電源的引入提供了新的解決方案。

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