港口卸船机的选型分析

港口卸船机的选型分析

张春冬

中国有色（沈阳）冶金机械有限公司 辽宁沈阳 110027

摘要：卸船机是大型港口机械,它的工况复杂，选型、制造和使用牵涉到港口与船舶、机械与电气等专业的许多重大技术问题。本文以大型煤炭码头为对象,对卸船机的选型问题作一简要分析.

关键词：码头; 卸船机; 选型分析

1 引言

港口作为全球综合运输网络的节点，其功能不断拓宽，在发展现代物流中扮演着越来越重要的角色。特别是随着我国加入世界贸易组织以来，港口的吞吐量逐年飙升，这就对港口的功能提出更高一步的要求。而卸船机是整个输煤工艺系统的起点，也是主要的大型关键设备，其选型的先进性、合理性，整体设备的可靠性以及运行维护的方便性，对完成卸载任务、实现整个码头工程的设计接卸能力具有至关重要的影响。

2 机型分类及比选

2.1主副小车式

主副小车式即传统的小车牵引式，构造特点是卸船机的起升机构、闭合机构和小车运行机构分别为3套独立的机构驱动，都有单独的钢丝绳系统，可以单动或联动以实现抓斗的各种作业动作。该型机的钢丝绳缠绕系统复杂，用绳量大，滑轮数量多，弯曲多，容易磨损，采用主副小车各1台，后大梁需加长，整机设备加重。结构及制造工艺简单，生产运行平稳，但整套系统的布置空间要求大，换绳工作量大，是最早应用的桥机形式之一。

2.2机械差动式

机械差动式结构特点是起升电机、闭合电机与小车行走电机通过2台特殊设计的行星减速器组合装配，用来驱动4个卷筒。同侧的2个卷筒分别绕出2根钢丝绳分别绕过桥架头部和尾部的改向滑轮绕向抓斗小车，再通过抓斗小车上的改向滑轮固定在抓斗上。抓斗起升、闭合、小车行走所有功能都通过这4个卷筒来实现，通过2台行星减速器内圈、外圈的差动实现各种动作组合。 机械差动式缠绕系统机械差动式小车系统的优点是只有1个抓斗小车，4个卷筒，4根钢丝绳，缠绕系统简洁，相应钢丝绳用量少，磨损少，需要的滑轮也少，结构非常紧凑，整机自重减轻; 缺点是差动减速器的通用性较差。近年来因专业制造厂技术提升及装备能力的高端化，加工精度及运行的可靠性已与普通减速器无异，形体更加小型化，布局更加合理。

2.3电气差动式

电气差动式是在机械差动四卷筒牵引小车的基础上，利用先进的电气调控技术研发的新一代四卷筒牵引小车卸船机，是目前卸船机技术发展的一个新方向。其设有4台完全独立且相同的卷筒驱动机构，每套机构都由交流变频电机驱动，每个卷筒卷绕1根钢丝绳。2根钢丝绳向前通过前大梁端部的滑轮绕到抓斗小车，另外2根绳通过后大梁端部的滑轮绕到抓斗小车。与机械差动式相比，其机构更少，腿压更小; 钢丝绳缠绕简单并没有交叉，驱动机构的通用性强; 空间布置更加灵活、机动。缺点是电差动的电气控制系统特别复杂，须采用专门的电控技术来优化4个卷筒机构的同步和负载均衡，增加了故障发生率。目前，该技术还处在国外公司的专利保护期，没有开放性; 总体而言，其价格高昂，性价比没有优势，后续的电控维护比较复杂，目前国内很少采用。

2.4三大机型的自重、能耗和投资对比经设计咨询及与国内主力制造厂——上海振华、大连大重、华电重工的技术交流。就生产维护、能耗水平及基建投资等综合性能来看，机械差动式具有较大的优越性。机械差动式国内用户众多，累积的生产运行经验也相当丰富，可为投产以后提供较强的稳定运行保障。

通过以上结构分析及国内用户调研，机械差动式既克服了主副小车式整机偏重、绳耗高、维护量大的缺点，又避免了电差动设计制造成本高、电控运行故障多、投资偏大的不利因素，优点较多，主要体现在: 国内制造厂商的制造技术相当成熟，国内巨大的保有量累积了相当丰富的使用经验，生产维护方便，作业效率高; 性价比合理，码头和设备的总体基建投资降低。故该型桥机是更适合的项目选择。

3 港口卸船机选型的依据 3.1船的类型 　　船舶的类型主要取决于运输成本和运输距离，以干散货为例，国内水运多以10万吨级的干散货船舶为主，而国外进口货物的干散货船舶普遍在10～15万吨，甚至可达20万吨以上。船舶的等级不同，对港口卸船机的卸货能力、卸货效率及工作强度的要求也有所不同。如连续式卸船机受臂架俯仰、回转等机构运行角度等因素的限制，无法适应船舶等级太大的卸货任务，因而多分布在靠泊船舶等级相对固定的港口；而间歇式卸船机则对船舶等级具有良好的适应性，可用于船型层次变化较大的港口。 3.2港口的自然条件 　　影响卸船机选型的港口自然条件主要包括波浪和风况两方面。一般而言，港口风况的好坏程度、波浪的大小与船舶的变位和晃动幅度成正比，当港口的风况较差、波浪较大时，容易引起船舶作业过程中的大幅变位和晃动，进而影响船舶卸货作业的效率和安全。针对风况较差、波浪较大的港口，若选用连续式卸船机，就需要设置随动型防顶升保护系统，该系统用于保证在卸船作业工程中卸船机机头不被随波浪起伏的船舶顶升破坏。与之对应的，间歇式卸船机则无需附加其他装置即可满足大波浪的工况下的使用要求。 3.3货物的类型 　　与卸船机相关的货物的特性主要有容重、磨损性、堆积角和颗粒度等，不同货物的特性值也有所不同。一方面，卸船机需能满足货物的正常高效卸载，另一方面，货物在卸载过程中也会对卸船机产生磨损等不利影响。因此，需要对港口停靠船舶的货物类型进行统计分析，在此基础上选择合适的卸船机，同时应采取必要的措施，尽可能降低物料卸载过程对卸船机的磨损量，以减少卸船机的维护保养工作量。 3.4环境保护因素 　　目前全社会对工业生产、物料运输过程中的环保问题愈发重视，在卸船机选型过程中同样也需考虑环保因素。连续式卸船机除取料装置暴露在船舱之外，物料垂直提升、机内水平运输等卸船环节均封闭在船舱和卸船机内部，因此在卸货过程中，尤其是干散货的卸载过程中不易产生货物扬撒的现象，以此环保性相对较高；而间歇式卸船机的抓斗在舱内取料并将其放至漏斗的过程中，为减小粉尘扬撒现象，在漏斗两侧会设置喷雾机构，但仍然不能避免粉尘外逸现象，从而影响港口周边的环境指标。 3.5投资和经济效益 　　投资和经济效益主要需从效率、购置费用、卸船机轮压对码头结构的影响等几个方面考虑。 　　（1）效率。卸船机的卸船效率直接影响码头的卸货能力，因此，一方面需要合理设计码头的吞吐量和到港船型安排，另一方面应尽可能选择卸货效率高的卸载机；

（2）购置费用。目前国内各港口使用的连续式卸船机均有国外公司设计完成，主要零部件也需进口，需花费较多的购置费用。而间歇式卸载机则基本实现了国产化，因此购置费用也较少； （3）连续式卸载机的自重较轻，给码头产生的轮压也较小，对码头水工结构的强度要求也相对较低，因而造价也较低。

4 总结

码头在进行卸船机配置选择的过程中，不能仅考虑设备装卸能力能否与生产任务相匹 配、设备购置成本等问题，而应综合考虑设备技术与经济等各种因素之间的权衡，以在完成港口生产任务的同时，花费最低的成本，为港口企业创造最大的收益。

参考文献:

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