劉勇，萬(wàn)鵬，唐從華，劉合文

（1．長(zhǎng)江航道工程局有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430013；2．長(zhǎng)江武漢航道局，湖北 武漢 430000；3．長(zhǎng)江武漢航道工程局，湖北 武漢 430014；4．中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430040

1 前言

目前長(zhǎng)江航道整治所使用的鋪排船在錨纜繩設(shè)備設(shè)計(jì)上仍無一套完善的監(jiān)控預(yù)警保護(hù)系統(tǒng)。出現(xiàn)問題后不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和緊急停止設(shè)備。長(zhǎng)雁1 號(hào)鋪排船在剛出廠施工時(shí)出現(xiàn)了一次纜繩打絞卡死故障，花了15 天時(shí)間才完全修復(fù)，漢工排6 號(hào)鋪排船改造出廠后僅1年多時(shí)間，先后出現(xiàn)過4 次類似問題。長(zhǎng)雁1 號(hào)、漢工排6號(hào)兩條長(zhǎng)江及沿海鋪排船的誕生為保障長(zhǎng)江航道大發(fā)展大建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)保障，為長(zhǎng)江航道發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。但鋪排船無自航系統(tǒng)，施工時(shí)必須通過錨繩來移位，因此保證錨繩系統(tǒng)的正常運(yùn)行尤為重要。錨繩設(shè)備監(jiān)控預(yù)警保護(hù)系統(tǒng)可輔助船舶定位，避免錨鋼繩設(shè)備重大事故的發(fā)生，節(jié)約大量人力物力成本，避免了因設(shè)備故障影響施工進(jìn)度和效率。

2 錨鋼繩設(shè)備監(jiān)控預(yù)警保護(hù)系統(tǒng)分析

設(shè)計(jì)錨鋼繩設(shè)備監(jiān)控預(yù)警保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候的監(jiān)控錨纜繩運(yùn)行狀態(tài)，并可以在集控臺(tái)集中顯示鋪排船定位錨繩拋出多少米、拋錨速度等信息，輔助拋錨定位。監(jiān)控容纜絞車及艙內(nèi)摩擦絞車、排纜器的運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障能及時(shí)發(fā)出預(yù)警并在發(fā)生較大事故等緊急情況下自動(dòng)切斷動(dòng)力，停止并保護(hù)設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)尚無鋪排船錨纜繩監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)課題，本科研成果可以達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。此方案幾乎收集了所有與錨絞車相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)信息，通過智能微電腦和PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，具有系統(tǒng)穩(wěn)定性高，智能程度高，適應(yīng)能力強(qiáng)，能全天候?qū)嵤┍O(jiān)控等特點(diǎn)。

3 輔助拋錨定位功能設(shè)計(jì)

監(jiān)控錨繩拋出多少米、拋錨速度等信息，可利用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)摩擦絞車和容纜絞車旋轉(zhuǎn)角度和方向，通過圓周換算出纜繩移動(dòng)的速度和距離，并集中在集控臺(tái)(駕駛臺(tái))顯示。原理圖如下圖1所示：

圖1 摩擦絞車測(cè)速測(cè)距原理圖

4 預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

利用光電開關(guān)檢測(cè)排纜器工作情況及容纜絞車?yán)|繩堆疊情況。如果兩絞車出現(xiàn)不同步、排纜器工作異?；蛉堇|絞車?yán)|繩堆疊異常均可以向控制臺(tái)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。

（1）采集數(shù)據(jù)。①采集摩擦絞車數(shù)據(jù)，包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、放纜長(zhǎng)度等；②采集容纜絞車數(shù)據(jù)，包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、排纜器動(dòng)作行程、排纜高度、液壓電磁閥動(dòng)作方向；③集控臺(tái)單動(dòng)，聯(lián)動(dòng)信號(hào)。

（2）分析數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集之后由微處理芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，判斷是否向集控臺(tái)預(yù)警。在集控臺(tái)由PLC 收集微處理器分析處理的數(shù)據(jù)，通過液晶觸摸屏顯示錨繩設(shè)備工作狀態(tài)。如圖2所示。

圖2 監(jiān)控預(yù)警示意圖

5 保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

檢測(cè)到以下緊急情況時(shí)，及時(shí)切斷液壓、電機(jī)等動(dòng)力系統(tǒng)停止并保護(hù)錨繩設(shè)備。

（1）發(fā)出預(yù)警信號(hào)后長(zhǎng)時(shí)間無人處理。

（2）排纜器不工作，并且纜繩堆積過高。

（3）容纜絞車與摩擦絞車運(yùn)行方向相反。

（4）容纜絞車與摩擦絞車長(zhǎng)時(shí)間不同步。

預(yù)警保護(hù)示意圖如圖3所示。

圖3 預(yù)警保護(hù)設(shè)計(jì)示意圖

6 結(jié)論

（1）目前國(guó)內(nèi)尚無鋪排船錨纜繩監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)課題，本科研課題可以達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。

（2）此方案幾乎收集了所有與錨絞車相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)信息，通過智能微電腦和PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，具有系統(tǒng)穩(wěn)定性高，智能程度高，適應(yīng)能力強(qiáng)，能全天候?qū)嵤┍O(jiān)控等特點(diǎn)。

（3）本課題的研究成果可以應(yīng)用于長(zhǎng)江及沿海鋪排船等無自航動(dòng)力依靠錨機(jī)定位的工程船舶，市場(chǎng)需求前景和推廣應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。