(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、東日本大震災以降、発電所を含む電力設備が被害を受けたこと、また、福島第一原子力発電所事故後に国内の原子力発電所が安全審査のため停止したことにより電力危機が発生し、これに伴い、産業界には省エネルギ化への対応が広く要請されているが、上記アンローダは、機械式アンローダ、空気式アンローダのいずれの場合も、荷役作業中は、荷役に支障を与えることがないように、アンローダの稼働状況に関わらず、すなわち、搬出される穀物の有無や搬出される穀物の量に関わらず、常に一定の出力状態で駆動されるようにされているため、上記要請には応じられていないのが現状であった。
具体的には、例えば、機械式アンローダにおいては、機械式アンローダを駆動するために備えられている油圧ポンプ電動機や搬送機器電動機は、荷役を開始すると、供給電源の電圧及び周波数に従い定速回転しているため、省エネルギ化への点で、以下の(1)〜(3)に記載するような問題点があった。
(1)荷役中、穀物中にブームを挿入すると、長時間姿勢を変えず荷役を継続する。ブームの動作時間は20%ED(負荷時間率)程度である。よって、ブームを駆動するために用いられる油圧ポンプ電動機は、大半が無負荷で運転が継続され、余分な電力を消費している。
(2)荷役中、ブーム移動、作業者の交代、機械の点検等で、穀物を搬送しない空転時間がある。この時も、搬送機器(フィーダ、スクリュー、アンローダコンベヤ、機内コンベヤ)を駆動するために用いられる搬送機器電動機は定速回転を継続し、余分な電力を消費している。
(3)船舶のハッチ内の穀物の残量が少なくなると、フィーダ部の穀物挿入深さも浅くなり、穀物を跳ね上げる量も少なくなる。このような状況では、アンローダコンベヤから機内コンベヤへ搬送量も少なくなるが、機内コンベヤを駆動するために用いられる搬送機器電動機は定速回転を継続し、余分な電力を消費している。
【0006】
本発明は、上記従来のアンローダの現状に鑑み、荷役に支障を与えることなく省エネルギ化を図ることができるようにしたアンローダの省エネルギ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明のアンローダの省エネルギ制御方法は、アンローダのブームの
作業者による操作の有無を制御装置で常時監視し、一定時間操作がない非操作時にブームの駆動を行う油圧ポンプ電動機に供給する電力を、また、搬送機器の
駆動を行う搬送機器電動機の電流値を制御装置で常時監視し、当該電流値が一定時間無負荷状態となった非搬送時に搬送機器の駆動を行う搬送機器電動機に供給する電力を、可変電圧可変周波数装置により電圧、周波数をそれぞれ下げるように制御してアイドリング運転し、ブームの
作業者による操作時にブームの駆動を行う油圧ポンプ電動機を、また、搬送機器の搬送時に搬送機器の駆動を行う搬送機器電動機を、それぞれ定格運転で運転することを特徴とする。
【0008】
この場合において、アンローダの供給部から供給される供給量
をブームコンベヤの位置で定期的にメモリ領域を利用して搬出コンベヤに移載するまでを追尾し、当該供給量に基づいて、搬出コンベヤの速度を制御することができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明のアンローダの省エネルギ制御方法によれば、アンローダのブームの非操作時にブームの駆動を行う油圧ポンプ電動機を、また、搬送機器の非搬送時に搬送機器の駆動を行う搬送機器電動機を、それぞれアイドリング運転し、ブームの操作時にブームの駆動を行う油圧ポンプ電動機を、また、搬送機器の搬送時に搬送機器の駆動を行う搬送機器電動機を、それぞれ定格運転で運転することにより、荷役に支障を与えることなく省エネルギ化を図ることができる。
【0011】
また、アンローダの供給部から供給される供給量に基づいて、搬出コンベヤの速度を制御することにより、省エネルギ化を図ることができ、併せて、搬出コンベヤの軽負荷回転を低減することで、搬出コンベヤの機械寿命を延ばすことができる。
【0012】
また、搬送機器の搬送量を追尾制御することにより、搬送機器を構成する供給部から搬出コンベヤまでの搬送量に時間差が生じる場合でも、搬送機器全体、特に、搬出コンベヤの搬送量を正確に制御することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明のアンローダの省エネルギ制御方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【0015】
図1に、本発明のアンローダの省エネルギ制御方法を実施する機械式アンローダを示す。
【0016】
[機械式アンローダの概要]
まず、機械式アンローダ1の構成について説明する。
この機械式アンローダ1は、機体11に、起伏動作及び旋回動作可能に水平ブーム12を配設するとともに、その先端に内外方向にスイング動作可能に垂直ブーム13を配設し、さらに、その先端に供給部としての回転羽根車を備えたフィーダ、スクリュー等からなる供給機14を配設し、油圧ポンプ電動機20で駆動される油圧ポンプ及び油圧ポンプから圧油を供給される油圧シリンダ12a、13aを含む油圧装置で駆動することによって、各機構が各々独立に動作するようにされている。
そして、稼働中は、垂直ブーム13及び供給機14を、船舶の船倉内に挿入することにより、穀物を搬出するようにしている。
機械式アンローダ1の操縦は、機体11に設けられた運転室又は無線操作器15に備えられた操作レバーで行うようにする。
【0017】
次に、この機械式アンローダ1の動作について説明する。
(1)機械式アンローダ1を駆動することにより、回転羽根車を備えたフィーダ、スクリュー等からなる供給機14から穀物を供給する。ここで、スクリューは、穀物を巻き込んで、フィーダに送り込む役割をする。
荷役中は、供給機14を船舶の船倉内に貯留された穀物内に挿入するように水平ブーム12及び垂直ブーム13を操作する。一度挿入すると供給機14の擂鉢に穀物を巻き込んでいる間同じ姿勢で荷役を継続する。
(2)穀物は、供給機14を介して、水平ブーム12及び垂直ブーム13に備えたひれ付きコンベヤ等からなるブームコンベヤ16に移送された後、機体11に設けられたホッパへ投入され、さらに、移送量を調整するロータリーバルブ17(設けない場合がある。)、シュート、搬出コンベヤ18等を介して、陸上に設けた地上コンベヤ19に移送される。
【0018】
次に、この機械式アンローダ1の省エネルギ制御方法について説明する。
[ブーム駆動機器の電気回路]
(1)ブーム(水平ブーム12及び垂直ブーム13)駆動機器(油圧ポンプ電動機20)の電気回路(
図2)には、交流3相電源を供給する。
(2)漏電遮断器等からなる配線遮断器を設置する。
(3)電磁接触器等からなるリレーを設置し、可変電圧可変周波数装置に電源を供給する。この可変電圧可変周波数装置は、交流電力を出力する電力変換装置においてその出力交流電力の実効電圧と周波数を任意に制御可能な装置である。
(4)ACリアクトル等の高調波抑制対策機器を設置する。
(5)ブーム駆動機器は、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)によって制御する。
(6)油圧ポンプは複数台設置することができる。
【0019】
[ブーム駆動機器の省エネルギ制御方法]
(1)機械式アンローダ1は、ブーム(水平ブーム12及び垂直ブーム13)操作時は、ブーム駆動機器としての油圧ポンプ電動機20を定格運転で運転するようにしている。
(2)ブームの操作入操作で油圧ポンプ運転開始するが、ブームの操作があるまでアイドリング運転にする(
図3中の数字(1))。
アイドリング運転は、油圧ポンプ電動機20に供給する電力を可変電圧可変周波数装置により電圧及び周波数をそれぞれ下げるように制御する。
油圧ポンプ電動機20に供給する電圧及び周波数を低下させることで消費電力の低減を可能にしている。
(3)作業者がブームの操作したことをPLC(プログラマブルロジックコントローラ)等が認識すると、PLCは可変電圧可変周波数装置に対し定格運転出力電力に制御する(
図3中の数字(2))。
この時、油圧ポンプ電動機20をアイドリング運転から定格運転に切り替えるが、この切替時間は、数秒程度で行うことが好ましい。
(4)作業者はブームを所定の荷役位置に移動終了するとブームの操作を一旦止める。
一定時間作業者のブームの操作がない場合、PLCは新たな荷役位置に移動完了と認識し、可変電圧可変周波数装置に対し油圧ポンプ電動機20がアイドリング運転になるように制御する(
図3中の数字(3))。
(5)ブームの操作入中は、上記を繰り返す。
(6)ブームの操作モードとして、上記(1)〜(5)のPLCの判断による自動モードに加え、別途、アイドリング運転釦(図示省略)を設け、作業者の判断で行う手動モードを採用可能にすることもできる。
これにより、機械式アンローダ1において、荷役に支障を与えることなく、油圧ポンプ電動機20の消費電力を低減させ、省エネルギ化を図ることができる。
【0020】
[搬送機器の電気回路]
(1)搬送機器には供給部(供給機14のフィーダ/スクリュー)、搬送部(ブームコンベヤ16、ロータリーバルブ17(設けない場合がある。)、搬出コンベヤ18)から構成され、これらの搬送機器を駆動する搬送機器電動機21、22、23、24の電気回路(
図4)には、交流3相電源を供給する。
(2)漏電遮断器等からなる配線遮断器を設置する。
(3)電磁接触器等からなるリレーを設置し、可変電圧可変周波数装置に電源を供給する。この可変電圧可変周波数装置は、交流電力を出力する電力変換装置においてその出力交流電力の実効電圧と周波数を任意に制御可能な装置である。
(4)ACリアクトル等の高調波抑制対策機器を設置する。
(5)搬送機器は、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)によって制御する。
(6)搬送機器を駆動する各搬送機器電動機21、22、23、24の電流値をPLCに取り込む。
【0021】
[搬送機器の省エネルギ制御方法(1)]
供給機14から穀物の供給量に変化が生じた場合でも、搬出コンベヤ18の搬送量(穀物積載量)を定格荷役量に保持することで、搬出コンベヤ18を駆動する搬送機器電動機24の消費電力を低減するようにする。
この場合、搬出コンベヤ18の前段側に移送量を調整するロータリーバルブ17を設ける場合と、設けない場合とで制御方法が異なる。
ロータリーバルブ17を設けない場合は、供給機14から供給される穀物の供給量をブームコンベヤ16の位置で定期的にPLC等のメモリ領域を利用して搬出コンベヤ18に移載するまでを追尾し、搬出コンベヤ18の速度を制御する。
ロータリーバルブ17を設ける場合は、ロータリーバルブ17は定格荷役量を切り出すため定速運転をする。そして、ロータリーバルブ17の電流値を監視し、ロータリーバルブ17の切出量を算出し、この切出量から搬出コンベヤ18の速度を演算する。
このようにして、いずれの場合も、供給機14からの穀物の供給量の変化に対し、搬出コンベヤ18の速度を追従制御し、搬出コンベヤ18を駆動する搬送機器電動機24の消費電力を低減させ、省エネルギ化を図ることができ、併せて、搬出コンベヤ18の軽負荷回転(高速駆動時間)を低減することで、搬出コンベヤ18の機械寿命を延ばすことができる。
【0022】
[ロータリーバルブ17を設けない場合の搬送機器の省エネルギ制御方法]
(1)荷役運転開始後、ブームコンベヤ16の運転中に穀物の搬送追尾制御を行う。
(2)ブームコンベヤ16は定格運転、アイドリング運転の場合があるため、コンベヤ速度から常時サンプリング時間を算出する(
図5中の数字(1))。
サンプリング時間は、下記による。
サンプリング時間=ブームコンベヤ16の搬送長÷ブームコンベヤ16の速度÷追尾制御メモリ件数
(3)サンプリング時間が経過したら、追尾制御メモリを上位アドレス方向に1件分全体シフト移動する(
図5中の数字(2))。
全体シフト移動は、下記による。
追尾制御メモリ[n−2]→[n−1]、[n−3]→[n−2]、・・・、[0]→[1]
(4)供給部供給量を追尾制御メモリ[0]にセットする(
図5中の数字(3))。
供給部供給量=現在の供給部電流値÷定格荷役量時の供給部電流値×定格荷役時の供給量×供給部機械効率
ここで、供給部の供給量と電流値とは、比例関係にあるが、機械構成による効率を考慮する。
ただし、前回サンプリング時からの平均処理も考慮する。
(5)追尾制御メモリ[n−1]の搬出コンベヤ18の移載量から搬出コンベヤ18の速度を演算し速度変更する(
図5中の数字(4))。
搬出コンベヤ18の速度は、下記による。
搬出コンベヤ18の速度=搬出コンベヤ18の移載量÷定格荷役量時の供給量×搬出コンベヤ18の定格速度
ただし、搬出コンベヤ18の定格速度以上の時は、定格速度とする。
【0023】
[ロータリーバルブ17を設ける場合の搬送機器の省エネルギ制御方法]
(1)荷役運転開始後、ロータリーバルブ17の回転運転中に搬出コンベヤ18の速度制御を行う。
(2)ロータリーバルブ17の回転運転は、定格運転の場合と、アイドリング運転の場合とがあるため、回転速度から常時サンプリング時間を算出する(
図6中の数字(1))。
サンプリング時間は、下記による。
サンプリング時間=ロータリーバルブ17の定格運転切り出し周期×現在の回転速度÷定格回転速度
(3)ロータリーバルブ17の切出量から搬出コンベヤ18の速度を演算し、速度を変更する(
図6中の数字(2))。
ロータリーバルブ17の切出量は、下記による。
ロータリーバルブ17の切出量=現在のロータリーバルブ17の電流値÷定格荷役量時のロータリーバルブ17の電流値×定格荷役時の切出量×ロータリーバルブ17の機械効率
ここで、ロータリーバルブ17の切出量と電流値とは、比例関係にあるが、機械構成による効率を考慮する。
また、搬出コンベヤ18の速度は、下記を原則とするが、前述の供給機供給量の追尾制御やロータリーバルブ17の前段ホッパ堆積量を考慮することもできる。
搬出コンベヤ18の速度=ロータリーバルブ17の切出量÷定格荷役時の切出量×搬出コンベヤ18の定格速度
ただし、搬出コンベヤ18の定格速度以上の時は、定格速度とする。
【0024】
[搬送機器の省エネルギ制御方法(2)]
(1)搬送機器には供給部(供給機14のフィーダ/スクリュー)、搬送部(ブームコンベヤ16、ロータリーバルブ17(設けない場合がある。)、搬出コンベヤ18)から構成され、定格荷役時においてこれら搬送機器は定格運転している。
(2)荷役運転入操作で搬送機器を運転開始するが、供給機14を穀物内に挿入するまでアイドリング運転にする(
図7中の数字(1))。この場合、後段側(地上搬出部に近い方)の搬送機器から順序運転開始することが好ましい。
アイドリング運転は、搬送機器電動機21、22、23、24に供給する電力を可変電圧可変周波数装置により電圧、周波数をそれぞれ下げるように制御する。
搬送機器電動機21、22、23、24に供給する電力の電圧、周波数を低下させることで消費電力の低減を可能にしている。
(3)作業者が供給機14を穀物内に挿入したことをPLCが認識すると、PLCは可変電圧可変周波数装置に対し定格運転出力電力に制御する(
図7中の数字(2))。この場合、前段側(供給部に近い方)の搬送機器から順序運転開始することが好ましい。
この時、搬送機器電動機21、22、23、24をアイドリング運転から定格運転に切り替えるが、この切替時間は、数秒程度で行うことが好ましい。
穀物内に供給機14を挿入した判断は、供給機14を駆動している搬送機器電動機21の電流値を監視し、電流値が上昇したことで判断する。
(4)供給位置を変更する場合は、供給機14を穀物内から抜き出し、ブーム(水平ブーム12及び垂直ブーム13)を操作し、移動する。
この時、PLCは、常時、供給機14を駆動している搬送機器電動機21の電流値を監視しているので、電流値低下(時間要素も含む。)で新たな荷役位置に移動中と認識し、可変電圧可変周波数装置に対し搬送機器電動機21、22、23、24がアイドリング運転になるように制御する。
搬送部には、穀物の仕掛かりがあるので、前述の穀物の追尾制御により払い出されたことも考慮し、前段(供給部に近い方)の搬送機器から順序アイドリング運転することが好ましい。
(5)荷役運転中は、上記を繰り返す。
(6)搬送機器操作モードとして、上記(1)〜(5)のPLCの判断による自動モードに加え、別途、アイドリング運転釦(図示省略)を設け、作業者の判断で行う手動モードを採用可能にすることもできる。
これにより、機械式アンローダ1において、荷役に支障を与えることなく、搬送機器電動機21、22、23、24の消費電力を低減させ、省エネルギ化を図ることができる。
【0025】
この機械式アンローダ1によって省エネルギ化できる点をまとめると、以下(1)〜(3)のとおりである。
(1)ブーム(水平ブーム12及び垂直ブーム13)の操作は、機体11に設けられた運転室運転室又は無線操作器15の操作レバーで作業者が操作する。
作業者による操作の有無を制御装置で常時監視し、一定時間操作がない時は定位置に移動完了と判断し、これを認識すると、可変電圧周波数電源装置で油圧ポンプ電動機20の回転数を低下させる。
作業者が操作を開始したら、油圧ポンプ電動機20を定格回転数に自動復帰し、ブームの操作を行う。
油圧ポンプ電動機20回転数及び電圧を低下させることで、ブームの非動作時の省エネルギ化を自動的に行う。
なお、ブーム停止時、油圧ポンプ電動機20を停止する方法もあるが、電動機を頻繁に入切することは電動機に影響を与えるので、本方式が最善といえる。
(2)荷役中、穀物を搬送していない時間はアイドリング運転(搬送機器電動機21、22、23、24を可変電圧周波数電源装置で回転数を低下させる。)を割り込ませる。
このアイドリング運転の開始には、作業者による手動モードと、供給機14のフィーダを駆動している搬送機器電動機21の電流値を常時監視する自動モードを設ける。自動モード時は上記電流値が一定時間無負荷状態となったことで判断する。
無搬送時、搬送機器電動機21、22、23、24を停止する方法もあるが、電動機を頻繁に入切することは電動機に影響を与えるので、本方式が最善といえる。
(3)供給機14のフィーダの供給量(穀物の撥上量)の変化は、搬送機器電動機21の電流値を常時監視することで判断する。
供給機14のフィーダから供給される穀物は、ブームコンベヤ16で搬送して搬出コンベヤ18に到着するため、穀物の供給量の変化が各搬送機器に到達するまで時間差が生じる。
このため、ブームコンベヤ16が搬送している穀物の搬送量を追尾制御することで、搬出コンベヤ18に搬送される穀物量を認識する。
搬出コンベヤ18に搬入される穀物量で搬出コンベヤ18を制御、すなわち、搬送機器電動機24の回転数を制御することで、搬出コンベヤ18を駆動する搬送機器電動機24の消費電力を低減させ、省エネルギ化を図ることができ、併せて、搬出コンベヤ18の軽負荷回転(高速駆動時間)を低減することで、搬出コンベヤ18の機械寿命を延ばすことができる。
【0026】
以上、本発明のアンローダの省エネルギ制御方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。