淺析影響裝載機(jī)作業(yè)能效的因素與解決方案

曹金海

（天津港焦炭碼頭有限公司 天津 300452）

裝載機(jī)在散雜貨作業(yè)碼頭得到廣泛應(yīng)用，其能源消耗占據(jù)著裝卸設(shè)備總能耗較大的份額。以焦炭碼頭公司為例，裝載機(jī)能源消耗占據(jù)公司裝卸生產(chǎn)能源消耗的60%以上，是影響裝卸生產(chǎn)能源單耗的主要因素。在國(guó)家節(jié)能減排和交通運(yùn)輸部綠色循環(huán)低碳港口建設(shè)的背景下，如何實(shí)現(xiàn)港口生產(chǎn)的綠色發(fā)展，降低燃油消耗已成為迫在眉睫的問(wèn)題。為此，筆者結(jié)合工作實(shí)際，就影響裝載機(jī)作業(yè)能效的因素進(jìn)行分析，并提出解決方案。

1 影響裝載機(jī)作業(yè)能效的因素分析

1.1 作業(yè)貨類對(duì)裝載機(jī)作業(yè)能效的影響。裝載機(jī)作業(yè)面對(duì)的主要是煤炭、焦煤、礦石、海沙等大宗散貨。由于這些貨物存在比重、粉粒、粘滑等不同的特性，在裝載機(jī)作業(yè)過(guò)程中，需要裝載機(jī)從功率、斗容、作業(yè)工藝等方面考慮配備方式和配備數(shù)量。如裝船作業(yè)時(shí)，1-2臺(tái)門(mén)機(jī)配備一臺(tái)裝載機(jī)，即可滿足裝船工藝的要求，且其能源單耗約為300 kg/萬(wàn)t；配合門(mén)機(jī)實(shí)施大粒度焦炭作業(yè)，一臺(tái)門(mén)機(jī)需要配備2-3臺(tái)裝載機(jī)，且能源單耗約為600 kg/萬(wàn)t。卸船作業(yè)時(shí)，1臺(tái)門(mén)機(jī)需要配備1-2臺(tái)裝載機(jī)，在作業(yè)結(jié)尾階段需要艙內(nèi)1臺(tái)、碼頭裝車1臺(tái)，其能源消耗達(dá)到1300 kg/萬(wàn)t；尤其是粘性礦，裝載機(jī)的作業(yè)效率降低近50%，即鎳礦卸船作業(yè)裝載機(jī)最高能耗達(dá)到2600 kg/萬(wàn)t。再如，原煤裝車作業(yè)單耗為400 kg/萬(wàn)t、焦煤?jiǎn)魏臑?10 kg/萬(wàn)t、錳礦石單耗為410 kg/萬(wàn)t。由此可見(jiàn)，貨類決定著裝載機(jī)的能源消耗量。

1.2 作業(yè)工藝對(duì)裝載機(jī)作業(yè)能效的影響。裝載機(jī)在作業(yè)工藝中主要實(shí)現(xiàn)由“船舶-碼頭-貨場(chǎng)-運(yùn)輸車”或“船舶-碼頭-運(yùn)輸車”的卸船貨物位移，反之就是裝船作業(yè)工藝流程。在這個(gè)環(huán)節(jié)，影響裝載機(jī)能源消耗的因素是操作過(guò)程量，采用“船舶-碼頭-貨場(chǎng)-運(yùn)輸車”作業(yè)工藝，比“船舶-碼頭-運(yùn)輸車”作業(yè)工藝多一個(gè)“貨場(chǎng)”裝車作業(yè)過(guò)程。同時(shí)，采用“船舶-碼頭-貨場(chǎng)-運(yùn)輸車”作業(yè)工藝還隱含著一個(gè)裝載機(jī)“貨場(chǎng)”歸垛作業(yè)過(guò)程。

按照作業(yè)過(guò)程裝載機(jī)能源單耗定額統(tǒng)計(jì)值比較，采用“船舶-碼頭-貨場(chǎng)-運(yùn)輸車”作業(yè)工藝，比“船舶-碼頭-運(yùn)輸車”作業(yè)工藝增加900 kg/萬(wàn)t的能源消耗。

1.3 運(yùn)輸車輛（長(zhǎng)、高）對(duì)裝載機(jī)作業(yè)能效的影響。就車型來(lái)講，由于散貨運(yùn)輸分為四軸、五軸和六軸，其承載車廂的長(zhǎng)度和重心不同，決定著裝車的方式方法不同，這需要司機(jī)裝車作業(yè)的方法和技巧。

1.4 作業(yè)環(huán)境（場(chǎng)地、氣候）對(duì)裝載機(jī)作業(yè)能效的影響。其一，在“碼頭-貨場(chǎng)”的運(yùn)輸環(huán)節(jié)，采用幾臺(tái)裝載機(jī)同時(shí)裝載一臺(tái)運(yùn)輸車的組織方式。隨著限載要求的實(shí)施，這種高效的“貨場(chǎng)-碼頭”或“碼頭-貨場(chǎng)”的裝車作業(yè)方式改變?yōu)閱诬囇b車作業(yè)，以保障裝車的準(zhǔn)確性。這樣一臺(tái)裝載機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)運(yùn)輸車的作業(yè)方式，由于碼頭或堆場(chǎng)的作業(yè)空間，限制了作業(yè)效能的發(fā)揮。其二，對(duì)于較黏性貨類，由于其粘性會(huì)粘附在裝載機(jī)貨斗上，作業(yè)效率會(huì)更低。其三，對(duì)于原煤貨類在干燥有風(fēng)環(huán)境下，抑制起塵也是影響作業(yè)效率的重要因素。這些影響裝載機(jī)的作業(yè)能效。

1.5 裝載機(jī)型號(hào)對(duì)裝載機(jī)作業(yè)能效的影響。前面分析了貨類對(duì)裝載機(jī)的影響。同樣，同一臺(tái)設(shè)備完成所有的貨類作業(yè)也存在作業(yè)效率的問(wèn)題。如常規(guī)進(jìn)行礦石作業(yè)的裝載機(jī)，由于貨物品質(zhì)的不同，用作業(yè)3.0 t/m3的貨斗實(shí)施2.0 t/m3貨品的裝車作業(yè)，效率降低50%，存在“大馬拉小車”的情況。反之，就存在“小馬拉大車”的情況，不僅需要更高的能耗，而且給裝載機(jī)機(jī)械性能造成沖擊。解決這個(gè)因素需要形成專業(yè)化配備，以提成作業(yè)能效。

1.6 操作人員對(duì)裝載機(jī)作業(yè)能效的影響。操作人員是裝載機(jī)的靈魂，操作的得心應(yīng)手叫做“人車一體”。要做到“人車一體”，需要眼、手、腳的有機(jī)配合，為此，操作方法是否得當(dāng)是影響裝載機(jī)作業(yè)效率的關(guān)鍵。在裝車作業(yè)比武過(guò)程中我們看到，高效操作人員的“鏟貨、車輛進(jìn)退、裝車”三個(gè)環(huán)節(jié)，銜接流暢、借力運(yùn)行、發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，整個(gè)作業(yè)過(guò)程令人賞心悅目。從比武成績(jī)看，“能手”與“劣手”的能耗成績(jī)相差一倍。如果通過(guò)規(guī)范操作普遍提升裝載機(jī)節(jié)能操作水平，裝載機(jī)能源消耗按照比武成績(jī)推算可以降低20%以上。

1.7 管理機(jī)制對(duì)裝載機(jī)作業(yè)能效的影響。操作人員的崗位工資是以裝載機(jī)作業(yè)量考核的，有的實(shí)施班組計(jì)件、有的實(shí)施個(gè)人計(jì)件，以往作業(yè)過(guò)程中其作業(yè)量是一個(gè)附屬考核的量，具體裝載機(jī)作業(yè)多少，裝載機(jī)司機(jī)無(wú)從掌握。通過(guò)計(jì)量的方式實(shí)施單車計(jì)件，將有利于促使操作人員學(xué)技術(shù)，提高自生操作能力和水平，進(jìn)而推動(dòng)裝載機(jī)能效提升。

總結(jié)以上影響裝載機(jī)能效的因素，可歸結(jié)為，工藝、設(shè)備、管理和人員四項(xiàng)主要因素，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際合理組織好該因素是有效提高裝載機(jī)能效的途徑。

2 提高裝載機(jī)能效的解決方案

2.1 通過(guò)工藝改進(jìn)，提升裝載機(jī)作業(yè)能效。工藝管理是以最經(jīng)濟(jì)的裝卸作業(yè)投入，實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益的管理方式，其工藝配機(jī)決定操作過(guò)程。以礦石卸船作業(yè)工藝為例，作業(yè)工藝：一是“船-車”和“船-碼頭-車”直提模式；二是“船-車-堆場(chǎng)”和“船-碼頭-車-堆場(chǎng)”存棧模式；三是“船-車-堆場(chǎng)-車（火車）”和“船-碼頭-車-堆場(chǎng)-車（火車）疏港模式?？梢?jiàn)，同樣是卸船作業(yè)，選擇不同的作業(yè)工藝所導(dǎo)致的生產(chǎn)組織過(guò)程和設(shè)備投入有很大的差別。例如：直提模式：“船-車”和“船-碼頭-車”兩者的差別是后者增加了“碼頭”這一環(huán)節(jié)，其代表著需要增加560 kg/萬(wàn)t的裝載機(jī)油耗。

存棧模式：“船-車-堆場(chǎng)”和“船-碼頭-車-堆場(chǎng)”，這種模式在比直提模式增加了堆場(chǎng)作業(yè)，需要增加汽車短倒運(yùn)輸作業(yè)柴油消耗580 kg/萬(wàn)t和裝載機(jī)歸垛作業(yè)柴油消耗300 kg/萬(wàn)t，如增加“碼頭”這一環(huán)節(jié)，還需要增加560 kg/萬(wàn)t的柴油消耗。即增加裝載機(jī)油耗1440 kg/萬(wàn)t。

疏港模式：“船-車-堆場(chǎng)-車（火車）”和“船-碼頭-車-堆場(chǎng)-車（火車），該模式在存棧模式的基礎(chǔ)上，又增加一個(gè)“堆場(chǎng)-車（火車）”的裝車作業(yè)，又需要增加560 kg/萬(wàn)t的柴油消耗。能源消耗增加2000 kg/萬(wàn)t。

可見(jiàn)，選擇不同的裝卸生產(chǎn)工藝，影響著裝載機(jī)能源消耗量，降低裝載機(jī)能耗，要從“直提”工藝著手，簡(jiǎn)化碼頭作業(yè)量以提高能效。

2.2 通過(guò)設(shè)備選型，提升裝載機(jī)作業(yè)能效。根據(jù)生產(chǎn)工藝和貨類的不同，裝載機(jī)配備規(guī)格不一。如小松W500、小松W470、V 0 VO、卡特980 G、卡特980 H、柳工50等等。通過(guò)實(shí)踐小松適合裝車或歸垛作業(yè)，沃爾沃和卡特較適合礦石卸船下倉(cāng)作業(yè)，柳工較適合海沙作業(yè)。但是也需要考慮影響裝載機(jī)作業(yè)的因素。一方面，從設(shè)備選型上，裝載機(jī)的功率要與作業(yè)貨類相適應(yīng)，以滿足貨類、貨質(zhì)作業(yè)需求，裝載機(jī)斗容要與運(yùn)輸車輛相匹配，使裝載機(jī)工作在滿負(fù)荷作業(yè)狀態(tài)下，把運(yùn)輸車輛裝載合適的噸位，即實(shí)現(xiàn)裝載機(jī)作業(yè)的專業(yè)化，以提升裝載機(jī)作業(yè)能效。另一方面，裝載機(jī)能源選擇上，應(yīng)以清潔能源為主。如隨著甲醇、LNG等清潔能源為主內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)試驗(yàn)成功，有的生產(chǎn)商已將適配港口生產(chǎn)的新能源裝載機(jī)投產(chǎn)。尤其是天津港LNG項(xiàng)目實(shí)施后，清潔能源的供應(yīng)和使用將更為便捷。從能源管理的角度看，天然氣折標(biāo)系數(shù)為1.214 kgce/kg，在輸出同等功率的情況下相當(dāng)于1.1倍0#柴油，使用清潔能源將有效改變能源消耗結(jié)構(gòu)，降低能源消耗成本和噸標(biāo)煤?jiǎn)魏摹?/p>

2.3 通過(guò)操作技能的熟練，提升裝載機(jī)作業(yè)能效。裝載機(jī)在從事裝車（火車）作業(yè)、歸垛作業(yè)、下倉(cāng)作業(yè)，以及貨場(chǎng)內(nèi)部的短到、篩分等輔助作業(yè)時(shí)，不同環(huán)境需要采取不同的作業(yè)方式、方法，以及使用不同規(guī)格的裝載機(jī)。這就需要操作人員全面熟悉掌握裝載機(jī)的操作技能和不同工況下的操作方法。比如：在裝車作業(yè)，通過(guò)測(cè)試裝載機(jī)在貨與車之間走“Y”字形單耗最低，比走“T”字形單耗低50%。在大粒度焦炭裝船作業(yè)時(shí)，裝載機(jī)從不同的角度、方位實(shí)施作業(yè)，可以提升門(mén)機(jī)作業(yè)效率30%。

2.4 通過(guò)加強(qiáng)管理，提升裝載機(jī)作業(yè)能效。通過(guò)實(shí)踐以下措施有利于裝載機(jī)作業(yè)能效提升。一是完善考核機(jī)制?？赏ㄟ^(guò)計(jì)量技術(shù)與信息技術(shù)的集合，建立裝載機(jī)作業(yè)能耗定額指標(biāo)，實(shí)時(shí)掌握裝載機(jī)的工作狀態(tài)，指導(dǎo)操作人員提高作業(yè)效率。二是發(fā)揮節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)基金的引導(dǎo)作用。引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新向節(jié)能技術(shù)和節(jié)能管理創(chuàng)新發(fā)展，以引導(dǎo)員工圍繞節(jié)能增效開(kāi)展技術(shù)和管理創(chuàng)新的積極性，實(shí)現(xiàn)在裝卸生產(chǎn)節(jié)能的突破。三是開(kāi)展經(jīng)常性的技術(shù)練兵活動(dòng)，促進(jìn)作業(yè)技術(shù)的交流，以全面提升操作人員作業(yè)速度、質(zhì)量和能效。這樣使操作者參與到裝載機(jī)節(jié)能工作中來(lái)，推動(dòng)“我要節(jié)能”意識(shí)的提升。

3 解決影響裝載機(jī)能效因素的節(jié)能效果評(píng)估

為評(píng)價(jià)實(shí)施該改進(jìn)可能取得的效果，按照有關(guān)節(jié)能計(jì)算規(guī)范對(duì)節(jié)能量進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估過(guò)程采用數(shù)據(jù)有。

3.1 工藝能效提升節(jié)能評(píng)估。按照碼頭散貨作業(yè)工藝，直提模式和疏港模式兩者之間有著2000 kg/萬(wàn)t消耗之差，如按照最簡(jiǎn)單的作業(yè)工藝，每萬(wàn)噸可以節(jié)約裝載機(jī)燃油消耗2000千克，如果僅減少一個(gè)裝車作業(yè)環(huán)節(jié)，可以節(jié)約裝載機(jī)燃油消耗600千克，折合0.874噸標(biāo)煤。

3.2 設(shè)備能效提升節(jié)能評(píng)估。一是裝載機(jī)功率是設(shè)備避免大馬拉小車或小車超負(fù)荷造成的能源浪費(fèi)的方式，需要使用合適的鏟斗作業(yè)合適的貨類。二是實(shí)施清潔能源替代，隨著清潔能源利用技術(shù)的成熟，使用LNG清潔能源在降低能源消耗成本、減少排放的同時(shí)，折標(biāo)煤量將降低（1.4571-1.214*1.1=）0.122噸標(biāo)煤。

3.3 管理機(jī)制改進(jìn)和操作技能提升節(jié)能評(píng)估。司機(jī)的操作技能類屬軟環(huán)境，通過(guò)管理機(jī)制的改進(jìn)，其效果將體現(xiàn)在操作效率和技能的提升，因此將其與管理機(jī)制合并分析。參照實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，操作人員技能得到普遍提升后，裝車作業(yè)效能將提升20%，按照目前600 kg/萬(wàn)t的單耗計(jì)算，節(jié)能量為120 kg/萬(wàn)t，即每萬(wàn)噸可以節(jié)約裝載機(jī)燃油消耗120千克，折合0.175噸標(biāo)煤。

3.4 按照以上評(píng)估，從工藝減少一個(gè)裝車操作、發(fā)動(dòng)機(jī)使用LNG替代柴油、加強(qiáng)管理提高操作技能三個(gè)環(huán)節(jié)看，每萬(wàn)噸節(jié)約能源為（0.874噸標(biāo)煤+0.122+0.175噸標(biāo)煤）=1.171噸標(biāo)煤。按照港口生產(chǎn)規(guī)模，如果裝載機(jī)操作量達(dá)到1億噸，控制以上因素可以實(shí)現(xiàn)11710噸標(biāo)煤的節(jié)能量。