现代港口起重机的发展及其新技术应用.ppt

武汉理工大学胡吉全 2013年12月 现代港口起重机械的发展及其新技术应用 现代港口起重机械的发展 现代港口起重机械的发展特点 高效化智能化大型化能源节约化设计现代化 一 港口起重机的高效化 国外 港口矿石卸船效率达6000t h煤炭卸船效率达5600t h国内 港口矿石抓斗卸船效率达3500t h链斗卸船效率达3800t h集装箱卸船效率达80TEU h国内正在研制 18000t h的斗轮堆起料机12000t h的装船机5000t h的抓斗卸船机 一 港口起重机的高效化 1 工作机构高速化起重机提高效率的一个重要途径就是提高工作机构的速度 减少工作循环时间 增加循环次数 通用门座起重机的起升速度可达0 90m min 变幅0 100m min 回转0 2 5rpm 岸边集装箱桥式起重机重载起升速度可达90m min 空载180m min 小车运行速度最高达350m min 起重机工作速度的提高对起重机的设计 机电配套件 钢结构等带来非常高的要 因此速度的是有限的 必须综合考虑 一 港口起重机的高效化 2 起重量大型化在保持每小时一定的工作循环次数情况下 增加每次作业的起重量也是提高工作效率非常有效的方法 目前用于码头作业的港口起重机额定起重量 散货绳索抓斗作业 75t散货电动抓斗作业 90t集装箱吊具作业 92t起重量的增加会带来起重力矩的增加 由此对起重机钢结构 机电设备 码头承载能力等带来相应的影响 一 港口起重机的高效化 3 工作运行过程自动化自动化可以大幅提高起重机的工作效率 桥式抓斗卸船机可以实现半自动操作 集装箱桥式起重机运用AGV小车导引 激光雷达立体扫描配合作业 基本可以实现自动化操作 堆场作业的集装箱轨道龙门起重机全可实现全自动化作业 全自动化双小车岸桥 一 港口起重机的高效化 堆场集装箱轨道龙门起重机可实现全自动化作业港口装卸机械作业的自动化在专用机械上容易实现 对于通用装卸机械目前还比较困难 有待进一步研究 上海港全自动化空箱集装箱堆场 二 港口起重机的智能化 智能化是现代起重机向更高阶段发展的必然结果 是现代智能高科技在港口起重机械中应用的体现 智能化的发展不仅大幅提高了起重机械的工作效率 同时为起重机安全可靠的工作提供了有效的保障 二 港口起重机的智能化 1 工作机构智能控制起重机在工作过程中是通过多个工作机构的协调动作而完成某确定的任务 其工作效率的提高并非由某单一工作机构定 而是要求多机构的合理协调 达到在共同工作情况下的效率提高和安全可靠 智能化的现代起重机各工作机构的运行可以根据外部条件的变化进行实施调整 通过对各机构工作状态和外部工作条件的信号信息进行实时检测 收集 传递和处理 形成最优的控制方案 二 港口起重机的智能化 2 故障信息实时检测起重机的故障包括机械和电气等方面 智能故障诊断系统可以将工作过程中的各种故障信息通过传感装置进行收集 经PLC处理后进行分类 判断 显示 报警以及提出处理建议等 智能故障诊断系统同时具有记录 统计 分析等功能 同时还具有扩展性 二 港口起重机的智能化 3 金属结构智能监控金属结构的智能监控既可以实时控制结构的工作状态 同时也可为结构的寿命评估收集第一手资料 目前采用光传感 远程监控等技术对结构进行监控 可以保持与结构同样长的工作寿命 二 港口起重机的智能化 4 安全装置智能保护具有智能保护功能安全装置可以大大提高起重机工作的安全性能 港口起重机由于大多在沿海 沿江地区 受各种自然环境的影响较大 如台风 雷暴 高温 冰雪 盐雾等都会造成起重机工作的不安全 另外港口作业也有超速 超载等情况 安全装置智能保护系统可将所有保护装置统一封闭管理 根据起重机工作时的安全状况实时自动控制安全装置的动作 可靠完成起重机的各种保护控制功能 三 港口起重机的大型化 1 适应高效率的装卸作业大型化在某种程度上也是为了适应高效率的装卸作业和船舶的大型化 如世界航运巨头马士基正在打造1 8万TEU集装箱船 我国也自主研究制造40万吨级的散货船 要装卸如此大的船舶 必须有大型化的港口机械设备 目前这种趋势在其他装卸设备上也体现的非常明显 代表了大型化的发展方向 三 港口起重机的大型化 2 适应海洋工程的装卸作业二十一世纪是面向海洋的时代 大量的海洋工程施工要求超乎寻常的大型海洋起重装备 目前上海振华重工制造了起重量7500t的全回转浮式起重机 为韩国三星制造的起重量8000t的起重船已交付使用 12000t的起重船也正在开发之中 随着海洋开发的不断需求 将会有更多更大型的起重设备相继诞生 三 港口起重机的大型化 3 适应大型建设工程的装卸作业随着我国经济的快速发展 大型的工程建设项目对起重机械的起重能力要求越来越大 为满足大型石化 核电 风电 造船等工程的施工需要 已开发出起重量500t以上的门座起重机 起重量4000t的履带起重机 20000t的轨道龙门起重机 这些起重机械已表现出良好的工程适应性 成为大型工程施工中不可缺少的重要装备 2500t固定起重机 1900t固定起重机 3200吨级履带式起重机 四 港口起重机的节能减排 能量的合理利用关系到国家经济能否持速发展 设备的排放严重影响环境的保护 起重机作为一种典型的位能性负载机械 工作过程中能量的消耗和释放特点非常突出 最具能量回收价值 其节能的意义重大而深远 四 港口起重机的节能减排 1 起重机的能量回收起重机的起升机构起吊货物时需供给能量 实现货物垂直方向的上升位移 当下放货物时 起升过程储存的位能将会释放 如何回收这部分再生能量进行再利用 是起重机节能问题研究的关键 起重机的能量回收有多重途径 可以通过逆变装置将再生能量回馈电网 也可以通过电容 电池进行储存 也可以通过飞轮的惯性进行储存等 目前回馈电网的问题容易实现 但对于流动类型的起重机 只能采取其他的回收方式 四 港口起重机的节能减排 2 起重机能源的代替现代港口起重机能源替代的方法很多 应根据不同情况选用 如国内大量集装箱码头堆场正在推行的油改电 可大幅度节约运营成本 油气混合动力也是一种能源的替代 这些方法不仅可以减少昂贵燃料的使用 也可以减少工作场所二氧化碳气体的排放 五 港口起重机设计现代化 现代设计方法的应用不仅大大提高了设计速度 同时也大大提高了设计质量 1 现代设计方法的运用得益于计算机技术的飞速发展 现代设计方法大量运用在港口起重机的设计中 特别是计算机绘图和结构分析的应用 彻底改变了传统的起重机设计方法 如 动态设计 虚拟设计 仿真设计 可靠性设计等等的运用使得现代数字化设计成为可能 真正实现了起重机设计由纸质设计向无纸化设计 由二维设计向三位设计方向转变 五 港口起重机设计现代化 2 起重机的数字化设计数字化设计是现代设计的必然发展方向 其全部的设计工作将会在一定的设计平台上进行 它将方案设计 机构设计 结