一種不間斷裝載作業(yè)雙臂裝船機(jī)*

陳立志　劉文英　李　碩

河北港口集團(tuán)有限公司

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國投曹妃甸港口有限公司

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一種不間斷裝載作業(yè)雙臂裝船機(jī)*

陳立志劉文英李碩

河北港口集團(tuán)有限公司

常高

國投曹妃甸港口有限公司

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)式裝船機(jī)裝載作業(yè)的移艙停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、裝船效率低等問題，設(shè)計(jì)了一種新型的干散貨雙臂裝船機(jī)，實(shí)現(xiàn)了不間斷裝載作業(yè)情況下進(jìn)行移艙操作，大幅度提高裝船效率，減少船舶在港時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

關(guān)鍵詞：裝船機(jī)； 移艙； 不間斷裝載作業(yè)； 裝船效率

1引言

目前，專業(yè)化散貨碼頭越來越大型化，裝船機(jī)是下水碼頭的關(guān)鍵設(shè)備，其生產(chǎn)效率直接決定了港口的競(jìng)爭(zhēng)力。雖然裝船機(jī)的額定效率越來越大，平均裝船效率并沒有成比例的顯著增長(zhǎng)，原因是平均裝船效率越來越明顯的受到移倉的影響。為了保證裝載的均衡，必須要進(jìn)行多次移艙停機(jī)，裝船機(jī)頻繁啟停造成整個(gè)流程能源消耗與設(shè)備損耗，對(duì)港口作業(yè)效率與設(shè)備運(yùn)行狀況均有不利的影響。

在提高裝船效率方面，工程技術(shù)人員對(duì)煤炭裝船作業(yè)方式進(jìn)行了優(yōu)化[1]、煤炭裝船碼頭移動(dòng)式裝船機(jī)聯(lián)機(jī)作業(yè)[2]、改造工藝流程[3]等方面進(jìn)行了改進(jìn)，但均未能從根本上解決裝船效率低的問題。本文設(shè)計(jì)的不間斷裝載作業(yè)雙臂裝船機(jī)，可從結(jié)構(gòu)和根本上提高裝船效率，對(duì)港口的發(fā)展具有重要意義。

2傳統(tǒng)裝船機(jī)裝船現(xiàn)狀及裝船工藝

下水的干散貨都會(huì)經(jīng)過皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)，再由移動(dòng)式裝船機(jī)對(duì)貨輪進(jìn)行裝載作業(yè)。傳統(tǒng)移動(dòng)式裝船機(jī)對(duì)艙口式輪船進(jìn)行裝載時(shí)，為保證裝載的均衡，不因裝載不當(dāng)而出現(xiàn)中拱或中垂現(xiàn)象和船艙排除艙水而出現(xiàn)過大的橫向傾斜，船舶裝載必須按船方提供的裝載順序進(jìn)行裝載，并且每個(gè)艙最少是分2次裝滿。往往完成1艘4個(gè)艙口貨輪的裝船作業(yè)需移艙15次以上，艙口數(shù)目與移艙次數(shù)成正比。除了相鄰之間艙口的移艙外，還有大量跨多個(gè)艙口移艙的流程要求，且移艙過程中，需對(duì)相關(guān)流程設(shè)備進(jìn)行關(guān)停，待移艙完成后重新啟動(dòng)。

由于輪船結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，艙口與艙口之間有一小段甲板，若裝船機(jī)不停機(jī)，直接執(zhí)行移艙操作，將有大量的散貨料灑在甲板上。如有移艙要求，需要停止運(yùn)行取料機(jī)、取裝線皮帶機(jī)、裝船機(jī)懸臂皮帶機(jī)等設(shè)備，待移艙完成后，再按順序啟動(dòng)上述關(guān)停的設(shè)備，繼續(xù)進(jìn)行裝載作業(yè)。每次移艙裝船機(jī)還需要排凈物料再提升懸臂出艙，平行移艙，再放下懸臂，整個(gè)移艙過程往往持續(xù)5 min以上。經(jīng)核算，裝載1艘貨輪，移艙時(shí)間占整個(gè)裝載作業(yè)時(shí)間至少10%以上。表1為秦皇島港煤五期碼頭2015年1月1日至2015年6月30日的不同噸級(jí)船舶移艙時(shí)間統(tǒng)計(jì)表。

3不間斷裝載作業(yè)裝船機(jī)結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)裝船機(jī)根據(jù)裝船工藝流程，正常作業(yè)時(shí)鋼絲卷纜控制伸縮懸臂至船艙口工作位置，通過供料皮帶運(yùn)輸物料至給料溜槽,進(jìn)入船艙；移艙時(shí)，關(guān)閉裝船機(jī)裝船作業(yè)(關(guān)閉供料皮帶)，收縮鋼絲卷纜,使伸縮懸臂高于船舶至安全位置，進(jìn)而啟動(dòng)行走臺(tái)車,使裝船機(jī)移動(dòng)至工藝要求艙口。

表1　秦皇島港煤五期碼頭不同噸級(jí)船舶移艙時(shí)間

為提高港口作業(yè)效率，減少設(shè)備啟停對(duì)設(shè)備的損耗，本文設(shè)計(jì)的具有雙懸臂給料機(jī)構(gòu)的新型艙口式移動(dòng)式裝船機(jī)，實(shí)現(xiàn)了不間斷移艙操作裝載作業(yè)。其主要通過裝船機(jī)雙懸臂結(jié)構(gòu)和尾車頭部下方分叉溜筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。圖1為不間斷裝載作業(yè)雙臂裝船機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

1.行走臺(tái)車　2.　伸縮懸臂　3.伸縮懸臂　4.分料擋板5.給料溜槽　6.鋼絲卷纜　7.供料皮帶圖1　雙臂式裝船機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3.1裝船機(jī)雙懸臂結(jié)構(gòu)

該新型裝船機(jī)具有大車行走，臂架俯仰、伸縮，裝載溜筒，懸臂膠帶輸送機(jī)，尾車等機(jī)構(gòu)，以滿足裝船作業(yè)的基本功能。創(chuàng)新性的采用平行雙懸臂結(jié)構(gòu)，每個(gè)懸臂都帶有裝載溜筒，膠帶輸送機(jī)等，并能獨(dú)立俯仰、伸縮。設(shè)計(jì)的雙臂間距離大于所裝船只相鄰艙口間的甲板距離。

3.2裝船機(jī)尾車頭部下方分叉溜筒結(jié)構(gòu)

該新型裝船機(jī)在2個(gè)平行雙懸臂尾部的上方，設(shè)有一分二的分叉溜筒，溜筒內(nèi)裝設(shè)由電液推桿驅(qū)動(dòng)的分料擋板，溜筒上方接受來自裝船機(jī)尾車的物料，溜筒下方的2個(gè)溜筒分別對(duì)應(yīng)2個(gè)平行雙懸臂的尾部。分料擋板的2個(gè)極限位置分別決定尾車的物料轉(zhuǎn)載到平行雙懸臂的其中1個(gè)，由于是不間斷作業(yè)，分料擋板在其它非極限位置時(shí)，2個(gè)懸臂分別得到來自尾車的不同流量的物料。

4雙臂裝船機(jī)的運(yùn)行原理及操作工藝步驟

4.1設(shè)備運(yùn)行原理

圖2為雙臂式裝船機(jī)俯視示意圖。

圖2　雙臂式裝船機(jī)俯視圖示意圖

(1) 新型艙口移動(dòng)式裝船機(jī)具有雙懸臂給料機(jī)構(gòu)—伸縮懸臂1與伸縮懸臂2。裝船機(jī)可對(duì)伸縮懸臂1、2進(jìn)行單獨(dú)供料。2條懸臂內(nèi)側(cè)跨度大于所裝載船只的相鄰艙口邊緣距離，可保證至少有1條伸縮懸臂(1或2)始終處于可作業(yè)艙口內(nèi)。

(2) 正常作業(yè)時(shí)，2條伸縮懸臂1、2處于同一個(gè)艙口內(nèi)，移艙行走方向后方的伸縮懸臂正常在該艙口內(nèi)作業(yè)，另外1條停止作業(yè)并提升。

4.2操作工藝步驟

對(duì)艙口1裝載需進(jìn)行移艙裝載操作時(shí)，其工藝步驟流程見圖3。

圖3　 移艙裝載作業(yè)工藝步驟圖

(1) 當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)：懸臂1在艙口1內(nèi)作業(yè)，懸臂2處于提升狀態(tài)不作業(yè)。

(2) 懸臂1基本完成當(dāng)前艙口散貨裝載任務(wù)，裝船機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)行移艙操作。此時(shí)，懸臂1仍然在正常卸料。

(3) 隨著裝船機(jī)的行走，懸臂2的伸縮懸臂檢測(cè)到內(nèi)邊超過相鄰艙口(第2個(gè)艙口)外邊緣時(shí)，停止裝船機(jī)的大行走。

(4) 下降懸臂2至作業(yè)角度，并啟動(dòng)分料擋板變換給料至懸臂2；分料擋板的移動(dòng)過程中，懸臂1和懸臂2同時(shí)作業(yè)，懸臂2料流逐漸加大，懸臂1料流逐漸減少。

(5) 分料擋板達(dá)到極限位置時(shí)，懸臂2滿載卸料。懸臂1排凈物料，提升至不干涉艙門及其他船上障礙物的角度，裝船機(jī)繼續(xù)進(jìn)行移艙行走。

(6) 隨著裝船機(jī)的行走，懸臂1的伸縮懸臂檢測(cè)到內(nèi)邊超過相鄰艙口(第2個(gè)艙口)外邊緣時(shí)，移艙作業(yè)完成。

(7) 懸臂2隨裝船機(jī)行走到任意適合裝載的位置，進(jìn)行正常裝載作業(yè)。

(8) 如需再移艙，則重復(fù)上述步驟。

5效果分析

統(tǒng)計(jì)秦皇島港煤五期碼頭2015年1月1日至2015年6月30日期間，不同噸級(jí)船舶艙時(shí)量以及不同噸級(jí)船舶總的移倉時(shí)間，可得半年時(shí)間內(nèi)不同噸級(jí)船舶增加吞吐量，進(jìn)而可知采用本文設(shè)計(jì)的雙臂裝船機(jī)進(jìn)行裝載作業(yè)，可增加共計(jì)410.78萬t的吞吐量，如表2所示。全年可增加821.56萬t，增加收入1.9億元。同時(shí)還減少了設(shè)備大量的啟停動(dòng)作，減少了單噸能耗。

6結(jié)語

新型移動(dòng)式裝船機(jī)具有2條獨(dú)立運(yùn)行的懸臂(包括懸臂內(nèi)的伸縮皮帶機(jī)、伸縮溜筒與拋料鏟等設(shè)備)，能夠?qū)崿F(xiàn)艙口式輪船不間斷裝載作業(yè)的移艙操作，并且將移艙時(shí)間全部轉(zhuǎn)化為裝載作業(yè)時(shí)間，大幅提高生產(chǎn)作業(yè)效率。同時(shí)，降低設(shè)備頻繁啟停造成的能源浪費(fèi)與設(shè)備損耗。尤其是針對(duì)泊位數(shù)有限的大型散貨港口，大幅降低了泊船在港時(shí)間，能夠提高港口的服務(wù)質(zhì)量，兼顧國家節(jié)能減排的需求，具有重大意義。

表2　不同噸級(jí)船舶移艙時(shí)間效益轉(zhuǎn)化表

參 考 文 獻(xiàn)

[1]許寧．煤炭裝船作業(yè)取料方式的優(yōu)化[J]．設(shè)備管理與維修，2010(08)：37-38.

[2]岳金燦，周運(yùn)文，郭建睿．關(guān)于煤炭裝船碼頭移動(dòng)式裝船機(jī)聯(lián)機(jī)作業(yè)的探討[J]．港工技術(shù)，2013，50(1)：13-15.

[3]任淑玲，王明樂．淺談如何提高裝船效率[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2006(18)：220-220.

陳立志: 066002，河北省秦皇島市海港區(qū)海濱路35號(hào)

A Continuous Operation Double Arm Ship Loader

Hebei Port Group Co.,Ltd.Chen LizhiLiu WenyingLi Shuo

SDIC Caofeidian Port Co.,Ltd. Chang Gao

Abstract:With the consideration of the low loading efficiency and long shifting bin and stop time during loading process existed on traditional movable ship-loader, this paper designs a new-type dry bulk dual-arm ship-loader which can shift bins during continuous loading operation. The results show that the loading efficiency is highly increased, the ship time in port is decreased and the purpose of energy saving is achieved.

Key word:ship loader; shifting bin; continuous loading operation; loading efficiency

收稿日期：2016-03-24

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.03.001

*國家發(fā)明專利 : 201510948912.6