摘要：根据河道水库漂浮物特性和现有漂浮打捞方案的分析，提出了基于单面压缩的漂浮物压缩打包处理船。介绍了压缩部分的机械结构和运行机理，并对基于PLC和MCGS触摸屏的控制界面进行了设计和介绍。经过对于漂浮物打捞相关市场的调研，基于单面压缩打包的漂浮物压缩船，由于结构简单、制造成本适中、可靠性高，具有较大的市场前景。
关键词：水面漂浮物；打捞处理；可编程逻辑控制；触摸屏；
近年来，随着人们对环境品质要求的不断提升，国家各级部门对水环境的治理也越来越重视。以浙江为例，2013年11月浙江省省委第十三届四次全会提出“五水共治”的战略部署。并在全省开展了“清理河道、清洁乡村”的“双清”专项行动，其主要任务是清除水体各类漂浮物，保障行洪畅通、改善城乡水环境。
由于漂浮物来源的不确定性，“河道清漂”是一项长期而艰巨的任务，根据调研目前各河道水库主要采用人工打捞、大型挖机打捞和链带输送式打捞等方式。链带输送式方式的打捞船目前技术成熟，已经广泛用于江河湖泊的打捞工作。但由于该类型打捞船船体较小，暂存漂浮物容量有限，导致打捞船频繁往来于打捞区域和码头间，大大降低了打捞船打捞效率。
1.压缩原理设计
结合目前漂浮物打捞过程中存在的问题，项目组设计了一种用于基于单面多次压缩的打包装置。该装置能够完成各类水面漂浮物的压缩和打包工作。该装置被安装在船体上，结合船体上的料斗、输送系统和吊装系统，完成对其他打捞船中漂浮物的承接、压缩、打包、存储和吊装任务。通过该压缩打包装置的实施，最终实现漂浮物的减量工作，大大提高打捞船的工作效率，同时降低漂浮物在运输和存储过程中对于环境的二次污染。
图1 压缩打包装置结构图
整压缩打包装置安装于船体上，完成料斗中漂浮物的压缩打包任务。本方案整体采用框架结构，采用一根主压缩缸作为主压缩动力，用于漂浮物的压缩。上端开设入料口，结合关门缸、栓门缸、穿绳缸，完成漂浮物的压缩和打包，机械结构详见图1。
2.控制界面设计
控制系统是设备的中枢单元，是保证压缩打包工艺可靠实现的前提。本系统的压缩打包部分采用可编程逻辑控制（PLC）作为控制核心，结合油压传感器、位置传感器等输入信号和液压阀、液压泵等输出信号，完成整个控制系统的协调动作，实现漂浮物的输送、压缩和打包工作。系统采用MCGS触摸屏作为监控界面，实现水面漂浮物三面压缩装置现场工艺的监控、执行器件状态显示和控制功能，包括手动控制和自动控制。
设备上电后系统得电，当主操作面板机械按钮按入后，触摸屏得电启动，并自动进入控制界面，详见图２，控制界面主要包括“工艺监控区”、“操作控制区”、“压力设置显示区”和“器件状态显示区”等子区域。主要用于显示液压泵站、各类压缩缸、输送带等部分的运行状态、设备的操作控制、传感器的参数显示等功能，有助于设备操作人员实时监控设备运行情况，完成手动和自动的压缩打包任务。
图2 控制界面图
3.运行操作
开启压缩缸的压缩动作，压缩缸开始向前压缩，物料被逐渐压缩，此时需要严密观测压力设置显示区中的压缩缸运行压力压力值，当压缩缸推到“压缩到位”位置时自动停止。如果压缩过程中最大的缸运行压力与设置压力差别很大，则使压缩缸回退，重新通过斜传和平传输送带将漂浮物装入物料仓内，按照第一次的流程再次进行压缩作业。只有当漂浮物被压缩到预设的紧密度时，此时最大的压缩缸运行压力接近设置压力。当压缩缸停于压缩到位的位置处，开启穿绳缸将绳穿过压缩腔。待人工剪绳和系绳作业完成后，穿绳缸回退。待穿绳缸回退到位后，再将栓门缸回退，完成相应动作。再打开压缩门，待压缩门打开到位后，可以继续使压缩缸往前进（压缩缸推），直到压缩缸到达推出到位时，自动停止压缩缸的运动，此时整个压缩包被挤出。压缩包推出完毕后，再将压缩门关闭，关闭到位后，锁紧压缩门，同时使压缩缸回退到初始位置，为下一压缩打包周期做准备。
当运行过程中发现压缩包太紧或太松时，需要通过调整比例溢流阀的设置值来完成。压缩打包过程中压缩缸运行压力需及时与设置值进行比对，否则可能出现压缩过程压力不够的情况。如果在压缩过程中出现压力不够，则需要将比例溢流阀的压力值调高，使液压缸能够达到压缩位置，此时才能实现后续穿绳动作。
4.结论
本漂浮物压缩处理船的核心部分采用单面压缩打包的方式实现漂浮物在船体上压缩和打包，该机械结构方案结构紧凑，技术成熟，可靠性高。控制部分采用MCGS触摸屏和PLC，对液压阀进行控制，最终完成液压缸的控制，达到漂浮物的压缩功能。采用本方案研制的船体，在漂浮物打捞过程中，大大提高一次载运量，减少了来回于打捞区域和码头的次数，具有很好的推广价值。
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基金项目：
2017年浙江省大学生科技创新计划（新苗人才计划），2017大学生创新创业训练计划（201711481007），2016年度浙江省高等教育课堂教学改革项目（kg201605087）。
论文作者:胡航坤,陈仙明,叶发平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
标签：漂浮物论文; 压力论文; 船体论文; 河道论文; 装置论文; 过程中论文; 触摸屏论文; 《电力设备》2018年第11期论文;