針對wika壓力變送器在接卸作業過程中會因計重誤差等原因造成超載作業，存在安全隱患，對專業散貨泊位造成一定安全風險。通過對壓力變送器超載作業的危 害、影響因素進行分析，基于提高稱重系統快速性、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，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 55 s 單斗循環計算，抓斗超載時回艙卸 載的時間占抓斗循環時間的 36%，嚴重影響作業效率。

　　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時更為 突出，貨面平整容易抓取，加之貨物比重較大，作業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。卸船作業時，卸船機司機根據貨種特 性和作業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。每個作業循環內的力矩 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律，是分析和改進軟件稱重的重要方法。