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   桥式抓斗卸船机生产率分析

  赵海炎 2007-7-6

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摘要:对桥式抓斗卸船机生产率的基本概念以及影响生产率的几个主要因素进行了分析。
关键词:卸船机;生产率;船型;周期;清舱 
1 概述
  桥式抓斗卸船机作为港口装卸机械的重要组成部分正得到日益广泛的应用,为我国能源、电力、冶金、港口等行业(特别是一些大宗散料集散中心)的高速、稳定、集效、滚动式发展发挥着重要作用。在港口码头日益追求高效的今天,抓斗卸船机的卸船能力成为焦点,因此在卸船机的众多技术参数中,生产率这一技术参数无疑占据着极其重要的地位,也是最终用户对卸船机的性能是否达标进行考核的一项重要指标,对合同双方都极具重要意义。但生产率本身仅是一个主要参数,即使相同起重量、相同速度的卸船机在不同的码头条件下能达到的生产率也是不同的。
2 生产率的基本概念
  桥式抓斗卸船机的生产率是卸船机每小时卸货能力的大小。行业内不同的用户对抓斗卸船机生产率的理解有所不同,在合同条款中对额定生产率和峰值生产率考核的方法也有很大差异。如我公司为某发电公司设计制造的1400t/h桥式抓斗卸船机,用户要求以卸船机在额定工况下能达到的每小时卸煤量作为额定生产率的考核值,以卸船机在最大工况下能达到的每小时卸煤量作为峰值生产率的考核值;而公司为某码头通用泊位项目设计制造的1250 
t/h桥式抓斗卸船机,其用户则要求以测1小时内连续卸船作业量,共进行4次,取4次的平均值作为额定生产率的考核值,以在充分利用有利的卸船作业条件和使卸船机的自身能力得到有效和合理利用的条件下,测30min内卸船机正常工作的卸船量来推算最大生产能力,推算出的结果作为峰值生产率的考核值。由此可见,在桥式抓斗卸船机生产率这一概念的理解上,不同的用户之间的差异是很大的,对生产率的考核方法也有很多种,但万变不离其宗,总体上桥式抓斗卸船机生产率包含以下几个方面的内容:
2.1 额定生产率Qr
  在合同条款规定的代表船型、物料特性条件下,抓斗卸船机在平均潮位、船舶中部舱口(相当于型宽一半的平面内)抓取物料时的卸船能力。额定生产率,即设计生产率,是用户验收设备时必定要对卸船机性能考核的一项重要指标。
2.2 峰值生产率Qm
  在合同条款规定的代表船型、物料特性条件下,在船舶满载时抓斗卸船机在最高潮位、船舶边缘舱口(相当于型宽1/4的平面内)抓取物料时的卸船能力。峰值生产率是设计抓斗卸船机时必须要考虑的一个技术参数,它影响到料斗大小、给料机的最大能力及地面皮带机的最大能力的相互匹配,用户验收设备时对此的要求一般不是很严格,但它对物料输送系统的总体布置是很重要的。
由于船型和潮位的高低不同等因素,桥式抓斗卸船机的峰值生产率与额定生产率的关系式为:
Qm=(1.20~1.25)Qr
2.3 平均生产率Qa
  在合同条款规定的船型、物料特性条件下,抓斗卸船机从开仓到结束所卸物料重量与所用时间(包括清舱时间)的比值。平均生产率只作为抓斗卸船机的一项技术参数,通常,用户不把它列为考核内容。 
由于清舱作业要占用很大一部分时间,桥式抓斗卸船机的平均生产率要比额定生产率低很多,它们的关系式为:
Qa=(0.55~0.70)Qr
3 生产率的计算
  桥式抓斗卸船机生产率的计算,目前国内还没有一个统一的标准,一般情况下由用户和生产厂家共同确定,在合同条款中详细体现,行业内现在普遍采用的计算公式如下:
Q=(3600/T) ·q·η(t/h)
式中:
Q—生产率,t/h;
q—抓斗一次的抓取重量,t;
T—卸船机的一个循环时间,s;
η—抓斗的抓取系数,一般取η=0.9。
  设备验收时,通常,先实测抓斗5次的抓取量,取其5次抓取量的平均值作为抓斗一次的抓取重量,即q值。抓斗的抓取系数η之所以取0.9,主要是考虑用户的要求,实际上由于抓斗的性能不同,抓斗的抓取系数还可能大于1。不同的用户对卸船机的循环时间T有不同的测定方法,通常是先测定各机构的速度和加速度,在符合合同规定的条件下做出抓斗从物料表面到料斗中心上方往返在时间上最短的运行路线,并计算出工作循环时间。也可以在额定工况下现场测量抓斗工作一个循环所占用的时间,或测出几个循环所用时间得出的平均值。 

4 影响生产率的因素分析
  由于桥式抓斗卸船机是集机、电、液于一体的大型卸船设备,其本身结构庞大复杂,控制操作系统流程繁琐,抓斗抓取物料过程环节多等各方面因素都能影响抓斗卸船机的生产率。归纳起来大概包括以下几个方面:
(1)起重量
  抓斗卸船机的起重量越大,生产率就越大,反之起重量越小,生产率就越低。
(2)速度 
  小车各机构的速度越快,循环周期就越短,在一定时间内抓斗抓取物料的次数就越多,生产率就越大。
(3)循环周期 
  循环周期是一个变量,最佳路径的选择、船型的大小、潮汐的变化、舱内物料量的变化及物料抓取点的变化等都将影响循环周期。在船型、抓斗和物料一定的条件下,循环周期越短,抓斗卸船机的生产率就越大。
(4)抓斗性能及物料特性 
  抓斗性能对生产率的影响是显而易见的,在起重量一定的情况下,采用自重越小即抓取比越大的抓斗抓取物料的重量越大,抓斗下沉量越大,就抓取的越多,越能提高卸船机的生产率。
  物料对桥式抓斗卸船机生产率的影响很大,通常情况下,物料的比重越大,相同起重量下其生产率就越大。不同类型的物料应该选用不同类型的抓斗,比如在卸煤时就应该选用专门针对煤炭而设计的抓斗,在卸矿石时就应该选用专门针对矿石而设计的抓斗,一般不能混用,否则由于物料的比重不同可能会使起重量发生超载或欠载,影响卸船效果。即使同样类型的物料,由于粒度大小、水份含量等物理性能的不同及“三块”清除状况不同对生产率也会产生影响。
(5)控制方式和控制程序 
  卸船机在采用手动控制、半自动控制和自动控制条件下的生产率是有很大差异的,如果卸船机采用先进的抓斗摆动最佳控制技术,可以使抓斗沿着最佳路线以较高的速度和加速度运行,利用抓斗的摆动卸料,减少循环时间,并可大大降低操作者的劳动强度,大幅提高卸船机的生产率。
(6)码头皮带机的位置和高度
  码头皮带机的位置、条数、高度直接影响给料系统的布置和机内皮带的切换方式,最终影响到卸船机的轨上起升高度和整机高度,轨上起升高度越小,循环周期就越短,越能提高生产率。
(7)水位和码头面标高
  码头面与水位高差越小,卸船机在工作时轨下起升高度就越小,循环周期就越短,就越能提高生产率。码头面标高由港建确定. 
(8)船型 
  船型的大小对桥式抓斗卸船机生产率的影响是综合的,各有利弊。若船型小,抓斗在船舱内抓取物料时的活动范围就小,容易使抓斗出现倾斜或抓空以及在同一位置重复抓料现象,这样,影响了抓斗的抓取量,从而降低了生产率;由于船型小,船的舱口就小,卸船机在工作时抓斗极易撞击舱口边缘,造成破坏。为了避免这一现象的发生,当抓斗进出舱口时,司机势必要降低小车和抓斗起升下降的速度,从而降低生产率。此外,船型的大小也能影响清舱机清舱时间,船型越小,清舱时间占用的比例越大,降低生产率;但船型越小,吃水越浅,型宽越窄,卸船轨迹的距离越短,循环周期就越短,生产率就越高。反之,如船型大,则能避免上述由船型小所带来的一些弊端,但循环周期也随之增加,从而降低了生产率。因此,船型对桥式抓斗卸船机生产率的影响是很复杂的,需要综合衡量。
(9)清舱时间 
  当船舱内的物料基本卸完后,抓斗卸船机需要把清舱设备吊运到船舱内对舱底的少量剩余物料进行清理,投入的清舱设备数量、人力多少、工作效率等都会对清舱时间产生直接影响,进而影响整个卸船时间和抓斗卸船机的平均生产率。
(10)料斗的构造
  料斗的构造如料斗壁倾斜角度大小、是否选用振动器及振动器的选型是否合理等都将影响到卸船机的生产率。
(11)司机及自然条件 
  司机操纵卸船机的熟练程度及司机长时间操作产生疲乏等都会影响卸船机的生产率。
卸船机在风、雨、雪、雾等恶劣的自然条件下作业,由于天气的影响,司机必然会放缓小车运行速度和抓斗升降速度,从而降低卸船机的生产率。
  总之,衡量抓斗卸船机的卸船能力大小是一项系统工程,包括很多环节,任何一个环节都能影响卸船机的生产率。
5 结束语
  桥式抓斗卸船机的生产率是卸船机中最重要的技术指标之一,也是衡量一个港口码头所具备卸船能力的一个重要标志。明确抓斗卸船机的生产率及其影响因素,一方面有助于设计人员对卸船机的给料系统进行合理布置,以减小抓斗的工作行程,并有助于设计人员对卸船机的起重量和速度进行合理匹配,降低卸船机的制造成本。另一方面,能使用户对码头的建设、设备的配置作出正确合理的选择,以获取最好的经济效益,还有助于用户对船型选择、地面皮带机的位置及高度进行统筹考虑,降低码头配套设施的工程造价。

参考文献
1.交通部水运司.港口起重运输机械设计手册.人民交通出版社,2001,1  

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