關(guān)于橋式抓斗卸船機(jī)抓斗超載限制探討

李朋　汪瑞

摘 要：由于港口橋式抓斗卸船機(jī)作業(yè)中，由于物料種類、司機(jī)操作手法的不同，造成卸船機(jī)作業(yè)過程中，很容易出現(xiàn)抓斗超載問題，影響設(shè)備穩(wěn)定，不利于穩(wěn)定持續(xù)運行。超載現(xiàn)象普遍且難以控制，本文重點探討如何在橋式抓斗卸船機(jī)在作業(yè)過程中，多方面尤其是利用電氣控制，安全、有效的減少抓斗超載現(xiàn)象，提高設(shè)備穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：超載;港口;電氣設(shè)備;計量系統(tǒng)

一、卸船機(jī)機(jī)型的發(fā)展與現(xiàn)狀

抓斗卸船機(jī)根據(jù)作業(yè)和構(gòu)造分類如下：

、

從分類可以看出，橋式抓斗卸船機(jī)根據(jù)小車的驅(qū)動方式不同，可以分為2種主要形式：繩索牽引小車式和自行小車式，半牽引小車式卸船機(jī)是介于自行與牽引小車式之間的一種形式，貫串牽引小車式卸船機(jī)也屬于牽引小車。近年來，隨著船舶加速向大型化發(fā)展，其運輸能力也不斷擴(kuò)大，為適應(yīng)這種情況，橋式抓斗卸船機(jī)主參數(shù)、額定生產(chǎn)率也相應(yīng)變化。橋式抓斗卸船機(jī)具有技術(shù)成熟可靠、機(jī)動靈活性好、作業(yè)受波浪影響小、維修工作量小等特點，是目前世界上應(yīng)用最普遍的散貨卸船機(jī)械之一。由于橋式抓斗卸船機(jī)以傳統(tǒng)的抓斗開閉和升降，因其對物料和船舶的適應(yīng)性、營運成本低以及避免波浪引起的船舶顛簸對卸船機(jī)的損傷等特性，具有其他卸船形式無法取代的優(yōu)勢。卸船機(jī)是裝卸工藝系統(tǒng)的一部分，應(yīng)充分考慮和其他裝卸工藝設(shè)備橋式抓斗卸船機(jī)適用于散貨駁船和海輪船舶

的卸船作業(yè)，貨船載重量幾千噸至幾十萬噸。由于進(jìn)口業(yè)務(wù)量的遞增，據(jù)不完全統(tǒng)計，近十年橋式抓斗卸船機(jī)的需求量比前一個十年增加約3.5倍，一般每年在60至100臺之間。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，近二十年來，橋式抓斗卸船機(jī)以牽引小車為主要形式，其中，有補(bǔ)償小車與差動小車，差動小車又分機(jī)械差動與電差動兩種形式;近十年的統(tǒng)計資料更進(jìn)一步表明，機(jī)械差動占了主流，占到95%以上，

電差動應(yīng)用不多。從額定生產(chǎn)率來分析，小型（1 000 t/h以下）卸船機(jī)占28%，中型（1 000～2 000 t/h）卸船機(jī)占比達(dá)到50%，大型（2 000 t/h甚至3 500 t/h的卸船機(jī)，在一些專業(yè)化轉(zhuǎn)運礦石碼頭也獲得普遍采用。機(jī)械差動式卸船機(jī)以繞繩系統(tǒng)簡單、繩耗低、小車自重輕、鋼絲繩張力小、整機(jī)結(jié)構(gòu)受力小、有利于整機(jī)結(jié)構(gòu)降重等特點也被廣泛運用。這種卸船機(jī)的機(jī)房布置有上置式和下置式2種形式。上置式的繞繩方式也有2種：一種是機(jī)房底架布置在陸側(cè)門框上方，四卷筒兩兩出繩分別引至海、陸側(cè)前后大梁端部，經(jīng)改向滑輪引至主小車起升、開閉滑輪;另一種形式是機(jī)房設(shè)置在后大梁上的后置式，四卷筒出繩全部經(jīng)機(jī)房向海側(cè)引出，2根至前大梁端部，經(jīng)改向滑輪引至主小車，還有2根鋼絲繩則直接經(jīng)機(jī)房引至主小車起升、開閉滑輪。在選用的時候，要綜合考慮整機(jī)的布置形式，充分考慮鋼絲繩的偏斜角度、小車運行的有效距離、機(jī)房設(shè)備的部件吊運空間等，尤其需要注意的是更換抓斗和吊運清艙機(jī)的要求。下置式是機(jī)房布置在陸側(cè)立柱的中間位置，

鋼絲繩全部從房頂出繩，通過導(dǎo)向滑輪繞至主小車滑輪上。這種布置形式在中、小機(jī)型上均有應(yīng)用，其優(yōu)點是降低了整機(jī)的重心，大幅度減少風(fēng)載荷和水平慣性力矩，使得整機(jī)穩(wěn)定性增加，整機(jī)的自重輕、剛性好，但由于機(jī)房下置，鋼絲繩

由機(jī)房引出時的高度差，給布置帶來一定的困難，作業(yè)時散料的揚塵集中在下部，污染比上置式要嚴(yán)重得多，給集塵防塵提出更高的要求。隨著船舶的大型化，在提高生產(chǎn)能力的同時，相應(yīng)的外伸距也加大，下置式的應(yīng)用受到一定的限制。電氣差動是用4套獨立機(jī)構(gòu)驅(qū)動4個卷筒，4個卷筒間沒有機(jī)械關(guān)聯(lián)，完全通過電氣控制系統(tǒng)控制每個卷筒轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)抓斗的提升、下降、閉合、打開和抓斗小車的前后移動。因此每個動作均需要控制鋼絲繩載荷均衡和速度同步，電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性大大增加了。

二、超載對卸船機(jī)作業(yè)的影響

1.主結(jié)構(gòu)、鋼絲繩機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。橋式抓斗卸船機(jī)主要由鋼結(jié)構(gòu)、小車、鋼絲繩及抓斗等組成，超載不僅直接反映到鋼絲繩機(jī)構(gòu)上，使鋼絲繩及其連接件如梨形頭、C型扣受到超過其額定承受能力的拉力，任意一個環(huán)節(jié)在超載過程中都有可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象，造成梨形頭、C型扣損壞、鋼絲繩斷股等;而且會

造成卸船機(jī)主結(jié)構(gòu)超負(fù)荷承重，情況惡劣時造成小車脫軌，甚至發(fā)生類似門機(jī)超載傾覆的惡劣事故。

2.傳動機(jī)構(gòu)性能。橋式抓斗卸船機(jī)的主起升電氣機(jī)構(gòu)由變頻器及主電機(jī)構(gòu)成。超載現(xiàn)象使得主起升電氣機(jī)構(gòu)中的變頻器和主電機(jī)承受額定功率以上的輸出功率，長期超載運行會造成電機(jī)散發(fā)熱量無法順利排出，溫升過高導(dǎo)致故障停機(jī)，甚至電機(jī)燒毀;變頻器由于過載運行造成內(nèi)部元件過熱保護(hù)或損壞，IG-BT過溫停機(jī)甚至不可逆的過流損壞。

三、改善卸船機(jī)超載方法探討

1.完善人員操作及管理辦法。卸船機(jī)生產(chǎn)運行中，改善人員操作，加強(qiáng)設(shè)備管理辦法，著重加強(qiáng)設(shè)備維修和管理的技術(shù)與細(xì)節(jié)，改善卸船機(jī)電氣設(shè)備的運行環(huán)境。第一是生產(chǎn)部門根據(jù)卸船機(jī)的運行實況，結(jié)合現(xiàn)有卸船機(jī)操作人員整體技能水平以及對設(shè)備的了解程度，綜合制定超載運行考核制度和處理辦法;第二

是計劃部門根據(jù)計劃卸載船舶的貨種、品質(zhì)、含水量制定專門的作業(yè)計劃與抓取量設(shè)置區(qū)間，求得在盡可能減少超載作業(yè)現(xiàn)象的前提下，高效的完成接卸船舶，達(dá)到安全與高效的雙贏局面。第三是維修部門結(jié)合日常點檢保養(yǎng)情況，加強(qiáng)受力部件的維護(hù)維修，避免因過載造成部件損壞和設(shè)備停機(jī)。

2.增加計量系統(tǒng)輔助控制超載限制程序。結(jié)合卸船機(jī)原有超載限制控制原理以及傳動力矩曲線，可以得出以下結(jié)論：抓取過程和抓斗加減速過程均不能采集重量傳感器數(shù)據(jù)用于抓斗超載限制，一是此時數(shù)據(jù)并不穩(wěn)定，二是抓斗加減速過程若因抓斗超載限制停機(jī)非常危險，會造成抓斗大幅度擺動，造成磕碰船艙或卸船機(jī)本體事故。橋式抓斗卸船機(jī)擁有獨立抓斗計量系統(tǒng)，其利用變頻器傳動系統(tǒng)中的力矩曲線，實時采集并計算抓斗物料重量。計量系統(tǒng)在卸船機(jī)抓取物料后，抓斗勻速提升過程中將實時采集數(shù)據(jù)的瞬時值用于計量單斗物料重量。3.優(yōu)化原有超載限制程序。根據(jù)多次對原有重量傳感器數(shù)據(jù)的采集和分析，從限制抓斗超載的角度上看，重量傳感器在抓取過程和抓斗加減速過程中數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確，一斗接近但未達(dá)到額定作業(yè)量的物料在抓取和抓斗加減速過程中都可能會造成重量傳感器數(shù)值報警。而除去以上兩種情況，重量傳感器在其他時間段都是準(zhǔn)確、可靠的。所以，可以將以上兩段作業(yè)區(qū)間的重量傳感器檢測功能屏蔽，雖然這種做法使超載限制出現(xiàn)盲區(qū)，但從理論上也大大降低了超載限制程序造成的誤停機(jī)幾率，而其犧牲的檢測盲區(qū)也只占整個卸船機(jī)抓取作業(yè)區(qū)間不到10%。再通過計量系統(tǒng)的輔助超載限制，經(jīng)過優(yōu)化的超載限制程序不僅在可行性和檢測精度上大大增加，其危險系數(shù)也同時得到了降低。

隨著船舶大型化和日益增長的散裝物料運輸量的需求，新建碼頭、配置機(jī)型也趨向大型化，也促使橋式抓斗卸船機(jī)的技術(shù)不斷進(jìn)步與提高，其適用能力不斷得以加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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