某煤炭中转码头工程卸船机设备选型分析

2016-11-12徐乐艺

综合智慧能源 2016年9期

关键词：卷筒泊位差动

徐乐艺

（浙江浙能港口运营管理有限公司，浙江舟山　316131）

某煤炭中转码头工程卸船机设备选型分析

徐乐艺

（浙江浙能港口运营管理有限公司，浙江舟山316131）

某煤炭中转码头是专业的外海煤炭转内河运输的中转码头，设计年吞吐量为3000万t，外海接卸与内河出运各1500万t。介绍了其卸船机设备选型的过程与方法。在现有的设计边界条件下，通过对不同机型结构特点的比选研究，选定了合理机型并确定了主要参数，可为类似项目提供参考。

煤炭码头；中转码头；卸船机；选型分析

1　工程概况

某煤炭中转码头工程位于杭州湾北岸的嘉兴港独山港区，工程建设3个3.5万t级外海卸煤泊位以及18个500t级内河装船和待装泊位，设计年吞吐量为3000万t。该工程为典型的海河联运专业化煤炭中转码头，工艺系统设备配置为5×1600t/h卸船机，6×3200t/h堆取料机，6×1300t/h装船机，35条额定出力分别为3200，2400，1300t/h皮带机以及相应的配套设施。

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　桥式抓斗卸船机的机型结构和比选

目前，国内大型专业散货码头均采用桥式抓斗卸船机（以下简称桥机），虽然个别也选用链斗式卸船机［1］（以下简称链斗机）参配，但没有形成主流，主要原因是链斗机对煤种适应性较差，特别是当煤种块度大、杂物多和含水率高时，生产率不及桥机。另外，链斗机的制造成本、价格均较高，维修成本也偏高，而对船型的适应性、操作的方便性也比桥机差，极大地制约了客户的选用。对于泊位吨级较小的码头，也有使用门式抓斗卸船机（以下简称门机）的。

桥机具有结构上的优势，对煤种、船型大小都有很好的适应性，是煤炭中转码头的主流机型，其他机型都较难兼顾。

2.1主体结构

传统桥机是小车牵引式［2］的，一般由起升/开闭机构、小车牵引机构、俯仰机构、大车行走机构、落料回收装置、臂架挂钩与金属结构、电气与控制系统设备等构成。作业时抓斗从船舱内抓取物料提升至料斗上方放料，物料经振动给料器送至下方码头带式输送机系统。

桥机的技术进步主要体现在小车结构形式上。随着行业的不断发展，国内外领先的设计者逐步将小车结构由主副小车式推进到机械差动式和电气差动式，克服了传统机型结构复杂、绳耗量大、后续运营成本高等缺点，将桥机技术推升到了一个新的高度，并形成了不同机型。

2.2机型分类及比选

小车结构对桥机的整机技术性能有十分重要的影响，按其形式的不同主要有主副小车式、机械差动式和电气差动式3类，其核心是驱动结构及钢丝绳缠绕系统的不同［3］。

2.2.1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，结构示意如图1所示。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［4］。

2.2.2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，如图2所示。

图1　主副小车式缠绕系统

图2　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。

2.2.3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，结构如图3所示。

图3　电气差动式缠绕系统

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［5-6］。

2.3三大机型的自重、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，三大机型的基建投资及后续生产对比见表1。

表1　三大机型基建与生产比对

由表1可知，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。

2.4国内使用情况

为了进行横向比选，技术人员也调研了近年国内几个大型散货码头的选型使用和订货情况，统计结果见表2。

表2　国内部分大型码头桥机小车选型统计

从表2可以看到，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。

2.5比选结论

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［7］、维护量大的缺点［8］，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。故本项目选择该型桥机是合适的。