散货港口装船流程

关键词： 程序段 连锁 流程 设备

散货港口装船流程（精选3篇）

篇1：散货港口装船流程

港口物流公司装船作业标准

为了规范首钢成品码头船舶装船作业，根据码头现有货物种类及规格，特制定以下装船作业标准：

一、作业安全

1、严格按照门机作业规程、单船指导员作业规程、信号指挥工作业规程中的有关规定执行装船作业。

2、门机作业时要稳、准，重钩运行线下严禁站人。靠码头前沿一侧船舷严禁非作业人员走动。

3、舱内用门机牵钩时要慢，落点高度要在0.5米以下，钢卷稳钩用绳子或茅钩助力时，人应站在钢卷侧面，茅钩及稳绳吃紧后方可用力，要防止钢卷摆动伤人。停稳后才能垫楔木，抽钩及解绳索时禁止用手脚传递。

4、舱下作业时钢卷底下要铺设两条绑扎公司提供的木条，同时检查每件卷钢是否打好楔木，必须使用茅钩进行垫楔木操作。卷钢落舱打好楔木后才可摘钩, 严防由于船舶摇摆造成钢卷滚动伤人。

5、选用工属具时应根据不同货种进行更换操作。更换C型钩、吊装带及钢丝绳时，至少安排两人进行操作，并严格按照信号指挥工操作规程进行作业。

6、门机吊钩舱下下降速度必须控制在一档或二档，严禁由于速度过快无法稳钩造成质量事故。

7、信号指挥工舱下指挥门机稳钩时必须提前给出停止信号，发现门机下降速度过快应及时通知单船指导员纠正。

8、由于每装完一排后绑扎公司就要进行绑扎作业，舱下作业人员较多，舱口指挥人员要时刻提醒门机司机及舱下作业人员安全避让。

二、装船规范

1、货物明细下来后单船指导员应及时和船上大副进行货物配载，并严格按照配载图进行作业，由于特殊原因需要调整配载图时，单船指导员必须提前和大副沟通并在单船作业记录表上记载。

2、单船指导员应随时查看船舶吃水线，发现货物未装完但超过吃水线时必须通知船上大副并商量解决办法，严防由于超载造成不必要的甩货。

3、钢卷装船时，要先把腰窝堵齐，两杆码好,需要叉车辅助作业时，应提前将叉车下到舱底，叉车堵杆出两排后才可将叉车吊出。必须均匀装舱,并随时关注船舶偏杆情况，偏杆程度控制在0.5度以内，最后船舶装完时，要求船舶正杆。

4、各作业队开仓后，原则上要把作业的舱室一次装好，不得将最后一排的困难作业留给下一班组，如发现将按相应考核标准考核严肃处理。如有船方要求、等货等特殊情况，需经船方书面认可或本公司经理同意，方可去做其他舱室。

5、装船作业时，遵循舱室前后杆交叉作业原则，即先前杆作业一排，门机行走至后杆作业一排，再行走至前杆作业一排….依次类推。直至将舱室装好。

6、各排钢卷间距不超过30CM，并根据舱型实际情况以及货物宽度情况，规划好应当码放的每个舱的排数，要求总体均匀均衡、摆放整齐美观。

7、二层压卷要和船方及代理协商好，并严禁将厚度＞0.6mm的钢卷压载在厚度≤0.6mm的钢卷上。由于整船货物均为厚度≤0.6mm的钢卷或冷卷薄厚配载不均造成必须压载时，须经船运代理单位出具由物流管理处领导签字的保函并经港口物流公司同意后才可装船。

8、由于货物多次配载、冷卷配载量较多或冷卷薄厚配载不均造成冷卷须起三层时，必须经船运代理出具由物流管理处领导签字的保函并经港口物流公司经理同意后才可进行装船作业。此时单船指导员应和船上大副沟通协商好，尽量地避免压载厚度≤0.6mm的钢卷。若必须压载时，也应根据上述规定出具由物流管理处领导签字的保函并取得港口公司同意，并注意将重量较轻的钢卷压载在上层。

三、质量保障

1、各门机作业队及舱下叉车作业司机必须保障所有货物的质量，不得因作业组织不善人为出现工残，由于冷卷码放二层或三层时出现货物质量问题应及时通知当班质检员并查明是否按照装船作业标准作业，如发现违反作业标准造成质量事故将严肃从重处理。

2、钢卷作业时，散捆的货物应在下舱之前进行重新绑扎，若钢卷在舱下由于绑扎带断裂造成货物散捆，应视散捆情况可在舱下进行重新绑扎，若散捆严重无法绑扎，应将其及时吊出，防止散捆货物压在底层无法吊出而出现质量异议。

篇2：散货港口装船流程

关键词：节能降耗,流程工艺,逆起和顺停

最近几年,公司的重心就已经从以生产为主转变为节能和生产并重,为了保证安全生产的同时在装卸生产流程工艺上挖潜增效,最大限度地降低流程空运转率,公司组织各部技术人员独立开发生产流程逆起动和顺停工艺。笔者所在七公司装船一部,在安全第一、确保生产,不增加维修强度的情况下,采取了一系列行之有效的节能手段,其中装船作业流程逆启动和顺停地开发与实现,对于公司节能降耗任务的完成起到至关重要的作用。

1 生产现状及可行性分析

1.1 立项背景

装船一部作为公司的重要生产部门,负责公司的煤炭装船任务。其中皮带机28台,功率都在300 kw以上。可以说,在装船作业流程中高压大功率皮带机成为损耗电能的主要设备,而皮带空载率的大小直接影响到作业能耗的高低。为了减少皮带机空转的时间,技术人员从取装流程工艺出发,开发了流程逆启动和顺停操作。

流程逆启动改造前,流程启动的顺序是(如图1):无论地面皮带(包括BM、BJ、BQ皮带)和单机皮带上是否有煤,都是由装船机悬皮首先起动,然后下游BM皮带、BJ皮带、BQ皮带依次顺序起动,最后取料机悬皮起动,取料司机开始取煤作业。这样的起动顺序往往会造成在上料前的一段时间下游皮带处于空载运转状态,并且装船机皮带起动的时间越早,空转的时间就越长,当流程启动次数较多时,就会造成电能的大量浪费,这对于公司要求的节能降耗工作影响非常大,就此问题,技术人员经过分析现场的流程情况,分段计算了流程启动时间,得出逆流程启动的可行性结论。

1.2 改造思路

所谓流程逆启动,就是当具备逆启动条件时,即作业现场无压煤、堵斗等特殊情况时。由中控调度员通过上位监控画面把流程逆启动信号传到取料机显示屏,取料机司机收到逆启动信号后起动悬皮,然后地面皮带BQ、BJ、BM顺序起动,在取料机悬皮和BQ皮带起动后,取料机司机就可以进行取料操作,这样在下游皮带未全部起动前,上游皮带上已经开始传送煤料,相比于顺流程起动,大大减少了下游皮带空转的时间。

在流程逆起动的过程中,也充分考虑了逆起与取料的时间差,以避免取料传送时间早于下游皮的启动的时间,而发生堵斗撒煤的情况。流程逆启动见图2。

2 流程改造

2.1 流程逆起

装船一部流程逆启动改造涉及到6台取料机、3台装船机、两个变电所以及所有的地面皮带,需要在软件中增加相应的逻辑控制和联锁,在硬件上增加逆启动按钮,缩短BQ送给取料机的运行反馈信号时间(即将BQ的运行反馈信号由原来经过时间继电器反馈改为直接经过继电器送出)。而软件编程中涉及到24条单取流程和8条单线配煤流程,取料机、装船机以及地面皮带之间也会有流程选择问题,综合考虑,我们在流程逆起动前就必须要保证地面皮带上面没有煤、皮带之间档板要打到正确位置并且皮带启动前报警时间要充足。而对于启动时遇到的突发情况,我们也要考虑周全。例如,流程逆起动过程中,上游皮带运转并上料,由于某个故障导致全线急停,为避免煤流堵斗或引发安全事故,当出现煤流堵斗或皮带上压煤时,流程再次起动时要选择顺起。最终,可以得出流程逆启动实现逻辑图见图3。

经过反复的讨论和不断的调试,确定了具体的技术实现方案:当流程逆起动具备条件后,中控室上位机发出逆启动信号通过无线通讯传输到取料机PLC中,并在司机室显示屏上反映出来,这时司机按下悬臂皮带启动按钮,然后变电所PLC程序中收到取料机悬皮起动信号和流程信号后,经过10 s时间继电器报警后自动起动BQ皮带,同时BQ运行信号反馈给取料机,取料机斗轮起动,司机开始上煤取料,BQ起动后经过一定时间BJ皮带起动,然后BM皮带经过一段时间后起动,最后装船机悬皮起动,逆流程起动成功。

2.2 流程顺停

相对于流程逆起动,同样从节能降耗出发考虑,我们在流程正常停止过程中采用流程顺停工艺。流程顺停工艺是:当流程结束时,由中控操作人员发出停止指令,取料机司机停止斗轮和悬皮,然后通过信号传输到变电站PLC系统,变电站PLC系统接收到信号后,在内部自动控制,实现BQ、BJ、BM皮带经过一段时间后顺序停止,即皮带追着煤流停。相比以前采用的当全线煤走干净后急停的操作方式,减少了上游皮带空转的时间,减少了电机耗能。实现顺停工艺,需要注意一些安全问题,包括顺停时皮带之间间隔停止的时间必须要保证煤流全部走净,下游皮带故障时必须由顺停改为急停等等。经过现场测算,最终将顺停时下游皮带在上游皮带停止后运转的时间定为每条皮带运转一圈的一半时间。

经过分析,可以看到实现流程逆启动和顺停后,节能是非常明显的。以29流程为例,29流程包括BQ5、BJ4、BM4、SL4,BQ5皮带空载时功率为1 250 kW×60%=750 kW(其中1 250 kW是BQ5所有电机容量总和,60%是空载时折合率,下同),BJ4空载时功率为670 kW×60%=400 kW,BM4空载时功率为1 065 kW×60%=640 kW,SL4空载时功率为250 kW×60%=150 kW。

对比流程顺起和逆起时各皮带机和单机悬皮在空载时的能耗,见表1所示。

从表1可以看出,一条流程顺起时空转耗能总和是103.06 kWh,而逆启动时空转耗能总和是54.9 kWh,要节约电能48.16 kWh。如果一天平均按照50条流程启动计算,那逆启动就可以节约电能2 408 kWh,一年下来就会节约878 920 kWh,一年节约电费大约200多万。流程顺停时,仍以29流程、取料机在5垛计算,理想顺停时,皮带没有空转时间。煤流走干净急停时,BQ空转时间是BJ和BM放煤时间的总和,大约260 S;BJ空转时间是BM放煤时间,大约200 S。BQ耗能大约750 kW×260 S÷3 600 S/h=54.1 kWh,BJ耗能大约400 kW×200 S÷3 600

S/h=22.22 kWh。

每条流程顺停比急停大约节能54.1 kWh+22.2 kWh=76.3 kWh,每天大约节能76.3 kWh×50=3 815 kWh,一年大概节约1 392 475 kWh。

不论是从目前响应国家节能降耗举措还是从长远科学发展来看,流程逆启动和顺停操作的作用都是巨大的,是我们将一直坚持和不断合理优化的。

3 结论

经过较长时间的重载试运行和连续的跟踪观察,最终成功实现了32条流程的全部逆启动和顺停工艺,在节能和提高作业效率方面都收到了显著效果。相对于以往,流程设备全部启动后再上煤作业,现在的逆流程启动和顺停工艺使皮带空转的时间大大减少了,节约了大量的电能,同时,也提高了装船作业效率。这种改造和技术理论适用于所有有流程启动的作业现场,只要在确保安全环节检测都到位的情况下,就可以应用流程逆启动和顺停原理,即煤流追着皮带起和皮带追着煤流停。

参考文献

[1]周骥平.机械制造自动化技术[M].北京:机械工业出版社,2007.

篇3：自动化散货装船机物位检测技术

(1.天津港(集团)有限公司科技设备部，天津 300461;2.上海海事大学物流工程学院，上海 201306)

0 引言

随着经济全球化进程的加快，对煤、矿石等生产资料的需求日益增大，使散货的海运量也不断增长，港口散货的作业效率和作业可靠性成为人们关注的话题.各种提高作业效率及作业可靠性的方案不断被提出和应用，实现港口散货作业的自动化逐渐成为一种趋势.［1-3]

当前，在世界上个别大型国际枢纽港已开始无人操作(港口散货自动化装卸和管理)的研究，但这些研究大多着力于优化机械资源配置、港口工艺及管理决策层的智能化等方面，而有关机械生产过程自动化的研究还比较少.［4]

海船的载质量较大、船型多，不易于实现自动化装卸，国内外对海船的自动化装卸技术研究较少.［5]因此，这是一个非常有前瞻性的发展方向.这里研究的装卸对象以海船为主，系统需根据该散货装船机的作业情况、船舱的大小以及舱内物料的形状，确定落料点与船舱的相对位置，再判断该点何时落料结束，并自动控制溜筒落料位置、停留时间及其移动轨迹，实现安全、高效、均衡装载.

自动化散货装船机物位检测技术主要包含两个关键技术:对船舱尺寸(如船舱大小、船舱倾角)的识别，以确定单舱流量以及落料工艺;对物料形状(如物料分布、物料高度)的识别，以确定落料轨迹.

1 系统整体架构设计

本自动化散货装船机系统结合激光雷达传感检测、图像识别、运动控制等前沿技术，对散货装船机进行自动化改造.在散货装船机的安装平台上安装一套多轴伺服运动机构以及激光雷达，实现对目标的实时扫描.系统结构见图1:通过一套伺服运动机构带动激光雷达旋转到不同姿态，利用激光雷达对目标的截面外轮廓进行实时扫描，将截面外轮廓扫描转变为三维轮廓扫描;通过嵌入式控制器进行图像识别处理，完成对船舱位置、尺寸、倾角、舱内物料形状等的识别;通过通信总线的方式，将识别后的数据送入主控可编程逻辑控制器中，控制溜筒落料位置、停留时间及其移动轨迹，进行自动化作业.

图1 自动化散货装船机系统结构

2 物位检测算法

2.1 船舱尺寸自动识别算法

2.1.1 三维目标检测

物位自动检测技术的应用是实现散货装船机装卸作业自动化运行的前提条件.根据港口自身的环境，可以选择激光雷达进行物位检测.

激光雷达测距的工作原理［6-7]见图2:激光雷达的激光器向被测目标发射出一频率周期变化的激光，发射的同时开启脉冲计数器;激光经过正弦调制后照射到目标，经目标反射后的光信号由接收器接收，接收器接收信号的同时关闭脉冲计数器;信号处理器将发射端和接收端的信号相比较，得出相位差Δφ.

图2 激光测距工作原理

假设发射和接收激光信号的时间差为Δt，调制频率为f，则可得激光在观测点与被测点之间的往返时间

观测点与被测点之间的距离

式中:c为光速;n为周期数.

激光雷达只能进行180°的一维扫描，根据式(2)，激光雷达只能扫出一条轮廓线，而该研究的目的是要得到船舱的尺寸以及物料的形状，因此要借助已有的多轴伺服运动机构实现多次检测，得到多条线段后再进行船舱及物料形状的拟合.

首先对激光雷达的检测范围及分度进行选择.这里分度的概念实际就是指激光雷达内部反射镜每次旋转的角度［8]，而每个角度上都会发出一束激光，得到一个测量值，所以分度值越小，检测精度越高.激光雷达提供的最大检测范围是 180°，最小分度是 0.25°，从0°起旋转一个平角，见图3.

图3 激光雷达检测范围示意图

设定好激光雷达的变量后，可在静态检测的情况下勾勒出物体的外轮廓线.激光雷达在水平面上旋转一周对目标进行多次检测后，就可生成船舱以及物料的大致形状.

因采回的点云数据经过解码得到的是以激光雷达检测中心为极点的极坐标系(l，α)，其中l为激光雷达到检测点的长度，α为此直线与水平方向的夹角，所以需进行极坐标系与直角坐标系的相互转换，将数据表示在直角坐标系中.［9]

图4为激光雷达与物料间的几何关系.图中，O为激光雷达所在位置，R为扫描点，α为OR与x轴的夹角，则可以得到扫描点R的投影到xOy平面上的二维坐标:

图4 激光雷达与物料间的几何关系

激光雷达绕x轴转动，扫描点R与其形成夹角β，则扫描点R相对于激光雷达的三维坐标:

2.1.2 船舱截面图像边缘提取算法

激光雷达位于船舱的上方，这里要检测的只是船舱的形状.由于数据越多处理速度越慢，因此最理想的情况是使激光雷达的检测范围刚好可以覆盖船舱.根据现场观察，选择180°的检测范围完全可以满足需要.

在对船舱形状进行识别之初，激光雷达在检测过程中有可能产生一些离散出去的点，而根据测距仪的初始设置可以知道它当前状态下可检测的最大距离.因此，超出最大距离的点都会被程序识别为无效点.

通过激光雷达扫描后反馈的图像信号进行船舱识别的方法［10]有:(1)差分算法;(2)霍夫变换检测直线;(3)小波分析模极大值和奇异点检测.

为了获得较明显的边缘点，将差分算法、霍夫变换和小波变换3者相结合，进行船舱边缘的检测.二维图像信号的高斯函数

设(x，y)［11]满足

则对图像进行平滑［11]后有

在某一方向n上的一阶方向导数

式中:n是方向矢量;▽G是梯度矢量.

将图像f(x，y)与Gn作卷积，同时改变n的方向，Gn·f(x，y)取得最大值时的n就是正交于检测边缘［12]的方向，

A(x，y)反映图像(x，y)点处的边缘强度，θ是图像(x，y)点处的法向与横坐标的夹角.

再利用最小二乘法进行最终匹配［13]，即可得到最佳匹配结果.

2.1.3 船舱舱口图形拟合算法

通过激光雷达获取的点云数据一般为原始测量数据，因此在使用之前必须经过配准、滤波等一系列前期处理，在减小数据运算量同时减少噪点的干扰.在进行船舱形状拟合时，根据实际情况编写一个边缘提取算法.具体如下:

(1)找到测距仪中心下方正对的点x0;(2)向右寻找点x1，求得点x1与点x0所连成线段的斜率K1;(3)依次向右，求得点x2与x1所连成线段的斜率K2，如果 K1=K2，则说明 x0，x1，x2在一条直线上;同时，考虑到舱底可能会有一些结构凸出以及激光雷达在检测中存在误差，设定一个斜率差值的允许范围T，若|K2－K1|＜T，则表示未到船舱边缘处;(4)按照步骤(2)和(3)继续往下找，直到Kn与Kn－1差值的绝对值大于T，则认为找到边缘点xn;(5)按照步骤(2)，(3)和(4)向左边寻找左边缘点 x′n.

根据此边缘提取算法［14]可以检测到船舱舱口边缘上的两点，并得到测距仪中心到两点的水平距离，两个距离之和即为测距仪检测平面内舱口边缘两点间的长度.通过激光雷达在水平面内的旋转，激光雷达进行多次扫描，得到多组船舱边缘上的点，将这些点用直线依次连接起来，就可以得到船舱的形状(见图5).

图5 边缘提取算法示意图

2.2 物料形状自动提取算法

港口散货装卸作业中，作业料堆的堆型分布、最大高度、最小高度、体积等都需要进行实时监测，确定后续作业的工作参数须经过一定规则的计算.

由第2.1节的舱口图像拟合算法可同理找到垂直面上的边缘点{y0，y1，y2，…，yn}，利用式(3)将边缘点转换为二维平面上的点并拟合出内舱壁的形状［15-16]，见图 6.在散货作业中，作业的连续性极其重要，一旦停止流程或全线停机，可能导致抛料铲堵塞等严重情况，致使设备磨损、增加不必要的人工作业、影响作业效率.因此，必须实时监测作业船只的倾角，防止发生船舶倾覆事件.船舱的倾角α可以通过边缘直线的斜率k计算，根据最小二乘法即可得到k(式(14))，则船舱的倾角α可用式(15)求解.系统根据此倾角自动调整落料的轨迹，自动控制作业船舶的倾角在2°之内，以确保作业安全.

图6 船舱壁拟合示意图

设(x0，y0)，…，(xn，yn)是在船舱壁上找到的 n个点，设置阈值［17]

激光雷达扫描到的数据的绝对值若大于T，则此点不可能为物料点，软件自动将绝对值大于T的点过滤掉，剩下绝对值小于T的点即为物料点，将这些点用最小二乘法进行精确的直线拟合，即可得到物料的形状，见图7.

图7 物料二维曲面

3 激光雷达现场试验结果分析

改造结束后的自动化散货装船机在天津港煤码头进行一次装船试验，对系统性能进行测试:在散货装船机上安装激光雷达(见图8)，通过控制激光雷达在船舱上方不同的位置进行船舱尺寸以及物料位置的检测(见图9).表2是试验结果.

图8 激光雷达安装示意图

图9 现场检测软件截图

表2 检测数据与实际数据比对

由表2可知，误差大小控制在2%以内，测量的结果与实际结果非常接近，并且满足自动化装船作业的要求.根据船舱和舱内堆料的形状，即可得到船舱的倾角，为下一步的落料点提供确切依据，从而为实现装船的自动化提供基础.

4 结束语

随着世界港口散货总体吞吐量的迅速增长，码头散货装卸面临很大的压力，进行散货的自动化生产和信息化管理势在必行.此新型散货装船机自动化模式便是适应这一新形势的未来散货装卸自动化系统的组成部分之一，可在无人操作的情况下实现远程安全、可靠的自动化装卸作业，在节约人力的同时提高系统作业效率.

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