陳立志　劉文英　李　碩

河北港口集團有限公司

常　高

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*

陳立志劉文英李碩

河北港口集團有限公司

常高

國投曹妃甸港口有限公司

摘要：針對傳統移動式裝船機裝載作業(yè)的移艙停機時間長、裝船效率低等問題，設計了一種新型的干散貨雙臂裝船機，實現了不間斷裝載作業(yè)情況下進行移艙操作，大幅度提高裝船效率，減少船舶在港時間，并實現了節(jié)能減排。

關鍵詞：裝船機； 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，裝船機是下水碼頭的關鍵設備，其生產效率直接決定了港口的競爭力。雖然裝船機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，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，必須要進行多次移艙停機，裝船機頻繁啟停造成整個流程能源消耗與設備損耗，對港口作業(yè)效率與設備運行狀況均有不利的影響。

在提高裝船效率方面，工程技術人員對煤炭裝船作業(yè)方式進行了優(yōu)化[1]、煤炭裝船碼頭移動式裝船機聯機作業(yè)[2]、改造工藝流程[3]等方面進行了改進，但均未能從根本上解決裝船效率低的問題。本文設計的不間斷裝載作業(yè)雙臂裝船機，可從結構和根本上提高裝船效率，對港口的發(fā)展具有重要意義。

2傳統裝船機裝船現狀及裝船工藝

下水的干散貨都會經過皮帶機轉運，再由移動式裝船機對貨輪進行裝載作業(yè)。傳統移動式裝船機對艙口式輪船進行裝載時，為保證裝載的均衡，不因裝載不當而出現中拱或中垂現象和船艙排除艙水而出現過大的橫向傾斜，船舶裝載必須按船方提供的裝載順序進行裝載，并且每個艙最少是分2次裝滿。往往完成1艘4個艙口貨輪的裝船作業(yè)需移艙15次以上，艙口數目與移艙次數成正比。除了相鄰之間艙口的移艙外，還有大量跨多個艙口移艙的流程要求，且移艙過程中，需對相關流程設備進行關停，待移艙完成后重新啟動。

由于輪船結構的設計，艙口與艙口之間有一小段甲板，若裝船機不停機，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，需要停止運行取料機、取裝線皮帶機、裝船機懸臂皮帶機等設備，待移艙完成后，再按順序啟動上述關停的設備，繼續(xù)進行裝載作業(yè)。每次移艙裝船機還需要排凈物料再提升懸臂出艙，平行移艙，再放下懸臂，整個移艙過程往往持續(xù)5 min以上。經核算，裝載1艘貨輪，移艙時間占整個裝載作業(yè)時間至少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日的不同噸級船舶移艙時間統計表。

3不間斷裝載作業(yè)裝船機結構

傳統裝船機根據裝船工藝流程，正常作業(yè)時鋼絲卷纜控制伸縮懸臂至船艙口工作位置，通過供料皮帶運輸物料至給料溜槽,進入船艙；移艙時，關閉裝船機裝船作業(yè)(關閉供料皮帶)，收縮鋼絲卷纜,使伸縮懸臂高于船舶至安全位置，進而啟動行走臺車,使裝船機移動至工藝要求艙口。

表1　秦皇島港煤五期碼頭不同噸級船舶移艙時間

為提高港口作業(yè)效率，減少設備啟停對設備的損耗，本文設計的具有雙懸臂給料機構的新型艙口式移動式裝船機，實現了不間斷移艙操作裝載作業(yè)。其主要通過裝船機雙懸臂結構和尾車頭部下方分叉溜筒的結構設計實現。圖1為不間斷裝載作業(yè)雙臂裝船機結構設計圖。

1.行走臺車　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　雙臂式裝船機結構設計圖

3.1裝船機雙懸臂結構

該新型裝船機具有大車行走，臂架俯仰、伸縮，裝載溜筒，懸臂膠帶輸送機，尾車等機構，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構，每個懸臂都帶有裝載溜筒，膠帶輸送機等，并能獨立俯仰、伸縮。設計的雙臂間距離大于所裝船只相鄰艙口間的甲板距離。

3.2裝船機尾車頭部下方分叉溜筒結構

該新型裝船機在2個平行雙懸臂尾部的上方，設有一分二的分叉溜筒，溜筒內裝設由電液推桿驅動的分料擋板，溜筒上方接受來自裝船機尾車的物料，溜筒下方的2個溜筒分別對應2個平行雙懸臂的尾部。分料擋板的2個極限位置分別決定尾車的物料轉載到平行雙懸臂的其中1個，由于是不間斷作業(yè)，分料擋板在其它非極限位置時，2個懸臂分別得到來自尾車的不同流量的物料。

4雙臂裝船機的運行原理及操作工藝步驟

4.1設備運行原理

圖2為雙臂式裝船機俯視示意圖。

圖2　雙臂式裝船機俯視圖示意圖

(1) 新型艙口移動式裝船機具有雙懸臂給料機構—伸縮懸臂1與伸縮懸臂2。裝船機可對伸縮懸臂1、2進行單獨供料。2條懸臂內側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。

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

4.2操作工藝步驟

對艙口1裝載需進行移艙裝載操作時，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) 當前作業(yè)狀態(tài)：懸臂1在艙口1內作業(yè)，懸臂2處于提升狀態(tài)不作業(yè)。

(2) 懸臂1基本完成當前艙口散貨裝載任務，裝船機準備進行移艙操作。此時，懸臂1仍然在正常卸料。

(3) 隨著裝船機的行走，懸臂2的伸縮懸臂檢測到內邊超過相鄰艙口(第2個艙口)外邊緣時，停止裝船機的大行走。

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

(5) 分料擋板達到極限位置時，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，裝船機繼續(xù)進行移艙行走。

(6) 隨著裝船機的行走，懸臂1的伸縮懸臂檢測到內邊超過相鄰艙口(第2個艙口)外邊緣時，移艙作業(yè)完成。

(7) 懸臂2隨裝船機行走到任意適合裝載的位置，進行正常裝載作業(yè)。

(8) 如需再移艙，則重復上述步驟。

5效果分析

統計秦皇島港煤五期碼頭2015年1月1日至2015年6月30日期間，不同噸級船舶艙時量以及不同噸級船舶總的移倉時間，可得半年時間內不同噸級船舶增加吞吐量，進而可知采用本文設計的雙臂裝船機進行裝載作業(yè)，可增加共計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。同時還減少了設備大量的啟停動作，減少了單噸能耗。

6結語

新型移動式裝船機具有2條獨立運行的懸臂(包括懸臂內的伸縮皮帶機、伸縮溜筒與拋料鏟等設備)，能夠實現艙口式輪船不間斷裝載作業(yè)的移艙操作，并且將移艙時間全部轉化為裝載作業(yè)時間，大幅提高生產作業(yè)效率。同時，降低設備頻繁啟停造成的能源浪費與設備損耗。尤其是針對泊位數有限的大型散貨港口，大幅降低了泊船在港時間，能夠提高港口的服務質量，兼顧國家節(jié)能減排的需求，具有重大意義。

表2　不同噸級船舶移艙時間效益轉化表

參 考 文 獻

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

[2]岳金燦，周運文，郭建睿．關于煤炭裝船碼頭移動式裝船機聯機作業(yè)的探討[J]．港工技術，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)新導報，2006(18)：220-220.

陳立志: 066002，河北省秦皇島市海港區(qū)海濱路35號

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