卸船机的发展与应用

卸船机的应用和发展情况 摘要随着经济全球化的发展，特别是矿石及煤炭等散货的海运量不断增长。 我国各大港口的吞吐量也呈不断上升的趋势。为了提高港口企业的核心竞争力， 适应港口散货装卸设备专业化、大型化、高效化的发展趋势，世界各国都在大 力研究并应用信息化、自动化和智能化技术来建设和改造散货码头，研制新型 散货装卸与输送设备。本文主要介绍了卸船机的应用和发展情况。 关键词 卸船机类型 性能特点 发展趋势 1 卸船机的基本结构 卸船机是利用连续输送机械制成能提升散粒物料的机头，或兼有自行取料 能力，或配以取料、喂料装置，将散粒物料连续不断地提出船舱，然后卸载到 臂架或机架并能运至岸边主输的地方送机系统去的专用机械。使用卸船机可大 大提高卸货效率，保持环境清洁减小粉尘污染，使货物卸载过程高效环保。卸 船机的种类比较多，其中可分为连续卸船机和非连续卸船机，在非连续卸船机 中主要有抓斗门式起重机、转斗岸桥等设备。在连续卸船机中包括链斗式卸船 机、螺旋式卸船机、斗轮式卸船机、夹带式卸船机等 1。 1.1 链斗式卸船机 链斗式卸船机是近几年迅速发展起来的一种连续卸船设备。目前、德国、 中国都在研制生产这种类型的产品。链斗式卸船机主要由以下部分所组成：链 斗取料提升机构、斗式提升机头、旋转机构、受料机构、臂架旋转机构、臂架 俯仰机构、行走机构及带式输送机系统等。卸船作业时，链斗从船舱内将物料 挖起，通过提升卸入受料机构，在转入臂架中的带式输送机，最后通过中心漏 斗、出料带式输送机进入码头上的带式输送机系统 2。我国已经研制的链斗式 卸船机有两种形式，一是悬链式，适用于甲板驳。该卸船机的链斗在取料段没 有刚性支架，是悬垂的，落在舱面上作业的料斗在船舶颠簸时，可以随着舱面 上下浮动，所以料斗可以紧贴舱面工作，有清仓能力。另一种是 L 形链斗卸船 机，链斗把物料挖出，并提升到顶上，通过螺旋漏斗卸料器，将物料卸臂架带 式输送机上运送到后方。L 形的取料头可以旋转，臂架可以俯仰及旋转 3。 1.2 螺旋式卸船机 螺旋式卸船机是以螺旋机取料并利用垂直螺旋输送机提升的卸船机。 螺旋 卸船机主要由垂直臂、水平臂，旋转塔、末端螺旋输送机和门架等构件组成， 垂直臂包括有箱型罩和垂直螺旋输送机。垂直螺旋输送机由内螺旋、机壳外螺 旋组成，内螺旋用于垂直提升物料，外螺旋用于物料松散及供料。水平臂包括 有箱型臂架和水平螺旋输送机两部分。卸船时，先把反面螺旋喂料装置降入待 卸物料中，物料在喂料装置中的正向螺旋的作用下向下推送，继而由取料螺旋 向中心提升反向螺旋处挤送，反向螺旋则将物料输送到螺旋提升管中，接着内 螺旋便把物料垂直提升上，然后通过水平输送机把物料输送到预定的接料处 4。 1.3 斗轮式卸船机 斗轮式卸船机取料装置采用低速旋转的斗轮，由于刚性斗轮具有巨大的挖 掘能力，它几乎可用来卸载任何散粒物料，如易结块的或磨削性大的散盐、煤 炭和铁矿石等。斗轮式卸船机机构构成如下：具有沿码头前沿轨道移动的大车 运行机构；使机身绕中心旋转的旋转机构；使水平臂作上下俯仰的液压油缸驱 动装置；使斗轮和波纹挡边带式提升机绕臂架端部旋转的旋转机构；斗轮驱动 机构；波纹挡边带式提升机驱动机构；臂架端部转载漏斗；臂架带式输送机和 门架中心缓冲仓及伸缩式带式输送机等 5。斗轮式卸船机作业时装设于垂直臂 下端的斗轮对船舱中的料堆进行挖掘取料，充满物料的轮斗回转到顶部时将物 料倒入垂直输送机受料段的栅格上。垂直臂头部有固定的圆形接料槽和漏斗， 故在垂直臂作回转运行时，垂直提升机仍可将物料转载到臂架输送机上，再通 过回转支撑处的漏斗和门架输送机将物料输送到码头输送机上 6。 1.4 夹带式卸船机 夹带式卸船机主要由喂料机、水平伸臂、垂直吊臂、门架、防尘装置、驱 动机构等组成。喂料器主要有三种形式：螺旋喂料装置、刮板输送喂料装置和 双叶轮喂料装置；水平伸臂由框架、箱型机罩、夹皮带输送机、除尘装置、平 衡重块等组成；垂直吊臂由框架、箱型机罩、进料装置和夹带输送机组成。卸 船机作业时，先把垂直吊臂降入待卸的物料中，在两条同步运行胶带的两侧边 上均匀施加压力，将物料通过喂料装置送进胶带中间，然后胶带夹裹着物料进 行提升输送。卸船机的双带包括一条载带和一条覆盖带，提升段的双带靠压缩 空气夹紧，皮带内裹物料提升运送，在臂架输送段则以气垫带式输送机方式工 作 7。 1.5 气力式卸船机 气力式卸船机通常称为吸粮机，吸粮机的主要构件包括吸嘴、输送管、分 离器、除尘器、卸料器、风机和消声器等，因涉及气力输送因而对风机的要求 较高。作业时吸粮机将配有软管的吸嘴的粮食处于悬浮状态而在垂直和水平输 送管道中运动，通过分离器、卸料器及输送机把物料输送到码头的指定地方 8。 2 卸船机的性能特点 连续式卸船机连续、稳定的料流意味着它具有较高的平均卸船能力，节约 了码头和场地输送机的尺寸。斗轮与输送机的各种布置，使斗轮式输送机能适 应多种尺寸的船舶和潮位条件。由于料流式封闭式的，最大限度地降低了噪声 和尘土飞扬，码头的清扫工作大大减轻。由于卸船机作业时连续的而且工作可 靠性高，使设备维修工作量减少。 悬链式链斗卸船机优点是因具有悬链斗取料时能完成清舱作业，使驳船的 清仓量率在 2%以下甚至小于 1%。同时当驳船减载上浮或风浪影响而摆动时， 悬链斗不会与舱底板发生硬性碰撞，因而不损伤舱底。该机卸货的能力不受货 层厚度影响，平均生产率可以达设计生产率的 30%。该机结构简单、自重轻、 造价和能耗低、易于操作。适用于卸煤、砂、小块矿石等多种物料 9。 螺旋式卸船机的优点是物料破损小、环境污染小、结构简单，因此自重轻、 易损件少、工作可靠、维修保养简单、能源能耗量比气力运送低，与抓斗式起 重机相仿。结构轻巧，完全密封，性能良好，可较好防止粉尘外泄及噪音污染， 操作容易，现场人员劳动强度低，比较适用于流动性较差的物料(如结块物料)卸 船，与同样生产率的卸船相比，它的自重是最轻的。采用连续挖掘原理，不像 抓斗起重机卸船机每次需提升沉重物料，这使连续卸船机作用于码头上的载荷 一般要比抓斗卸船机小，由此可降低建造码头费用。如果现有码头是按能力较 小的抓斗卸船机设计，在增添卸船设备时就可采用较大能力的连续卸船机。连 续卸船机采用交流驱动系统，对供电波动影响小且电力输入稳定，所需动力也 小。故它在供电系统的设备费上比抓斗卸船机便宜 10。 斗轮式卸船机的优点是良好的挖掘能力。该能力是指卸船机在卸满载船舶 舱内顶面物料时的绝对最大理论卸船能力。采用连续挖掘原理，不像抓斗起重 机卸船机每次需提升沉重物料，这使连续卸船机作用于码头上的载荷一般要比 抓斗卸船机小，由此可降低建造码头费用。斗轮与输送机的各种布置，使斗轮 式输送机能适应多种尺寸的船舶和潮位条件 9。 气力式卸船机主要优点是结构简单紧凑，造价低，质量小，操作灵活方便， 性能可靠，维修方便，作业时不损伤舱底，对船舶的适应能力强，整个输送过 程处于密封状态，能做到无物料洒落，也不受气候条件的限制，所运物料不会 受潮、污损或混入异物，易于实现集中控制和自动化，对船舶的适应性强，能 均衡卸料，能够清舱，平均生产率高 11。 3 卸船机发展趋势 全球贸易一体化的发展促进了全球范围内对散料运输的需求,伴随这一发展 的是远洋散货运输船舶的不断更新,散货船型的加大也向散货装卸船机设备的设 计和制造提出新的挑战。大型港口散料装船设备在能源、电力、冶金、港口等 行业特别是一些大宗散料集散中心的高速、稳定、集效、滚动式发展中,发挥着 重要作用。其主要技术特征是不断追求自动化、大型化、专业化、环保化、人 性化, 满足不同行业大宗散料集散的专业化、大型化、高效环保的物流需求。 3.1 自动化 干散货码头由于装卸的货物具有不同特征，另外船舶的类型也较多，再加 上散货粉尘的影响作业时环境比较恶劣，对检测设备和技术有较苛刻的要求， 因此目前散货装卸船系统自动化程度较低，基本上靠人工现场操作。而采用现 场人工操作一方面由于散货码头恶劣的工作条件（高温、高粉尘、高噪声等） 会危害现场工作人员的身心健康，另一方面由于恶劣的工作条件和长时间的货 物装载，极易引起工人疲劳，造成装卸船过程中的事故。此外由于人工装船， 卸载过程中会出现不规范不科学的操作，如为避免碰撞，将溜筒悬于船舱之上， 造成粉尘飞扬和货物损失 12。由于泊位是码头稀缺资源，因此散货码头装卸船 过程成为制约散货物流的瓶颈之一，迫切需要自动化装卸船系统，因此，未来 卸船机的一个最大的发展趋势为自动化程度会越来越高。 3.2 大型化 大型装卸船机设备所占比例越来越大,目前世界上最大矿石装船机生产率高 达 20000t/h , 适用 32 万吨船型的外伸距。我国目前现有最大设备生产率为 6000t/h, 适用 10 万吨船型的外伸距 , 但秦皇岛煤五期已提出生产率 8000t/h、适 用 15 万吨船型的装船机 13。 3.3 专业化 运送物料的不同(如煤、矿石、水泥、粮食、化肥等) 使卸船设备的设计也越 来越专业化，如防爆、防腐、防尘、防污染设计要求,设计标准也日趋完善。国 外公司根据物料、码头、船型等实际工况,选用固定回转式、移动回转式、移动 非回转式机型, 提出最佳的总体方案。我国使用的机型局限于移动回转式、移动 非回转式 14。 3.4 环保化 环保是发展的前提。开发与应用机械密封、水雾压尘、气流导向或阻隔等 有效方式, 设置独立运行的防尘集料系统成为现代卸船机设计的研究课题之一。 如管式带式输送机、全封闭结构、防尘溜筒的普及应用, 使防尘的效果大大改善, 为适应日益严格的环保要求, 追求与环境和谐, 不断加强对设备的防尘、防腐、 低噪声、无污染等方面的技术开发力度 15。 3.5 人性化设计 人性化设计是设计发展的标志, 设备的主要部件满足安装、操作、维护的简 易、快捷的要求, 不但保证其内在性能, 也同时考虑外观简洁、美观, 考虑设备、 部件的色彩搭配,使设备符合时代审美观。 4 结语 随着港口吞吐货物的量不断增大，大型连续式卸船机凭借其节能、高效、 环保的等优势在追求高效率的码头越来越普及。尽管大型卸船机的研发与运用 在我国正处于起步阶段，但是随着科学技术的不断进步以及人们对卸船机技术 的不断探索和追求,相信不久的将来会制造出更加环保、更加节能、效率更高的 装卸船设备。 参考文献 1刘廷新，物流设施与设备，北京：高等教育出版社，2003. 2刘元伟，物流机械，北京:机械工业出版社，2006. 3刘永生，链斗式连续卸船机发展概况及特点，重工与起重技术，2011 （4）：46 4鲁晓春，现代物流基础设施与设备，北京：中国物资出版社，2003. 5高飞， 散料装卸船机的发展，起重机运输机械，2005（8）：913 6李文斐，现代物流技术与装备，北京：中国人民大学出版社，2013 7潘安定，物流技术与装备，广州：华南理工大学出版社，2005. 8王国华，现代物流技术与装备，北京：机械工业出版社，2002. 9真虹， 物流装卸与搬运，北京：中国物资