散货船舶多功能清舱设备在港口的应用研究.pdf

38建设机械技术与管理 2023.04 工程应用散货船舶多功能清舱设备在港口的应用研究Research on the Application of Multi-functional Tank Cleaning Equipment for Bulk Cargo Ships in Ports周玉山1 於钊1 韩猛2 季小明2 龙昊2（1.唐山港集团港机船舶维修有限公司，河北 唐山 063000；2.徐州屈恩工程机具制造有限公司，江苏 徐州 221000）摘要:散货船舶多功能清舱设备旨在解决一些港干散货船完船后的人工清理舱内积料问题，以工程机械为平台，通过对其技术改造，功能移植，快速的实现铲、扫、堆、刮、刷、震动等功能，满足卸船后的清舱作业。本文通过分析现有清舱工艺存在的问题与技术现状，提出新型的清舱作业模式，所阐述的清舱工艺流程能够有效降低运行成本、缩短船舶在港停留时间，不断提升服务水平，保障工人的生命安全。关键词:多功能；清舱作业；积料；激振清料铲；港口设备中图分类号：U655.3+3 文献标识码：A0 引 言清舱作业是散货船、多用途船经常开展的货物操作方式。通过该操作卸清货物，既避免货差，又可以换装其他种类货物，使船舶回程不空载，有效利用运力，大幅提升货运效益。实践中的清舱，通常由码头单方、船舶单方或者码头与船方双方共同进行。在一些大型的港口散货年均接卸量 1.1 亿吨，接卸船舶约 800 余条，船舶在作业完船后的清舱作业，其中很多含水量较高如铁精粉、钨粉、巴西粉、南非粉、焦煤等黏性大、流淌性较差的货物，易粘在船舱内壁、舱角、肋板、人梯等处，不易滑落，制约着清舱的效率，延缓完货。同时靠人去清理，存在被滑料掩埋的安全隐患。根据船型不同，清舱时间多在 5-10 小时，用工 4-20 人不等。用工多、风险高、劳动强度大，清舱效率低，耗时长、是目前存在的难题。本文则重点研究散货船舶多功能清舱设备在港口的应用，并探讨如何解决目前存在的清舱难题。1 技术现状及清舱工艺存在的问题1.1 技术现状在港口对散装货物卸载是通过抓斗将船舱中的货物取出的，抓斗是在通过船舱口向下动作抓取，因此，在后期的卸载中需要将船舱底部四周及龙骨夹缝中的物料集中到船舱的中部，已供抓斗抓取，因此在后期需要下放辅助机械配合工人进行舱底作业，目前的辅助机械基本使用铲车配置铲斗作业。船舱底部周边的物料用铲斗无法有效清理和转运，针对船舱斜面上的料堆清理更是困难，基本全靠人工清理。加上处于船舱内壁、舱角、肋板、人梯等处的粘料，现阶段处理形式全部由施工人员下舱清理。作业人员下舱时，必须穿戴整齐，配备好防尘口罩等劳动保护及安全帽、安全带、安全绳等。采用人工手持铁铲、竹竿、扫把等工具对存料位置进行投料、清扫等，让粘度较高的物料能够顺利下落至舱底。作业场合清舱物料特性如表 1。矿种容重（t/m3）粒 度（mm）含水率（）数量比重（）安息角块 矿2.42.99 12.575351537粉 矿2.0 3.30 6.3587836球团矿2.22.68182728煤炭0.81.020 300142035注：所接卸的矿石的最大粒度不超过 300mm表 1 清舱物料特性参数2023.04 建设机械技术与管理 39工程应用1.2 现阶段清舱工艺存在的问题舱底仅仅依靠铲斗去铲料，存在物料清除不干净，作业效率低，同时针对船舱四周、舱底斜坡及龙骨、人梯中的物料难以去清理。清舱作业中货仓内的清舱作业人员与卸船机械同处于货仓内，视线受限，不易被卸船机械操作人员发现，且保护措施相对薄弱，因此易发生人身伤亡事故。作业人员下舱清理，首先环境差，清料过程中会产生大量扬尘，威胁身体健康。用工多、工时长、成本高。因此对散货船舶多功能清舱设备在港口的应用研究，有助于保障各方人员安全，平衡安全与经济利益，意义重大。2 散货船舶多功能清舱设备组成部分及各部分的功能应用针对目前港口清舱工艺现状分析，本文提出了一种新型的作业模式，即它是由1个作业平台和4种工作装置组成，挖掘装载机作为基础平台实现提供动力、行走、集中控制功能；前端加装液压快换、快换铲斗、封闭式清扫器、激振清料铲等可实现舱内物料的铲堆清扫和收集功能。尾端配置加大铲斗，针对舱底坡面上的集中物料可收集转运至船舱中部。（1）挖掘装载机：标配四轮驱动，越野能力强。加长臂，操作半径大，四轮钳盘制动，制动安全可靠。全视野、全密封驾驶室，隔音减震，悬浮式座椅，操作灵活。转弯半径小，尤其满足在狭小的船舱底部的施工要求。前端挂装不同工作装置，可用于船舶清舱清料、归堆、收集作业。（2）液压快换装置：安装在挖掘装载机前面，使装载机可以快速的更换多种配套机具，实现一机多能。液压控制锁定、解锁，不需要额外辅助人员，使用方便、快捷、高效。（3）快换铲斗：快换铲斗与挖掘装载机可以实现快速拆装，在工作过程中可以实现松散物料的装载，搬运，简单高效，使用灵活，斗容可至 3 方、结构强度高。（4）封闭式清扫器：清扫路面及舱内余料并收集在集料斗内，放到指定位置，是理想的清扫工具。具有高压雾化除尘系统、新型混合丝毛刷、双马达直接驱动、防液压冲击系统、高强度钢板、可靠性、耐久性、可拆卸耐磨钢板、人性化设计、自动无水控制器、液位报警器、过滤器、防尘系统。（5）激振清料铲：连接液压快换后可快速更换，折叠伸缩式激振清料器，该设备由主臂、折叠臂、伸缩臂、激振清料铲组成，配合主机最大伸出高度大于 12 米，满足舱壁、舱角、肋板、人梯等部位积料、粘料、冻料的清理。3 新型清舱作业流程目前，国内外散货船采用的清舱方式都是人工与机械联合的工作方式。本文所介绍的新型清舱作业流程极大的减少了人员配置，真正实现一人多机多能的操作形式。在卸船前期主要依靠抓斗将船舱内的物料取出，当抓斗卸船到一定程度时，无法继续清除船舱里的剩余散货，此时需要进行清舱作业。清舱作业时，首先挖掘装载机通过连接液压快换，实现对激振清料铲的快速安装（1 分钟之内完成）。驾驶员操作挖掘装载机实现对机具的控制，激振清料铲端部可换装扁铲、液压镐等不同的工作头，配合照明系统和影像系统，在伸缩臂展开的状态下，操作控制手柄，能够将处于船舱内壁、舱角、肋板、人梯等处的粘料清除下来。完全取代人工清理，解决用工多，工时长的困境，而且针对一些冻料清除效果更好。待船舱中间及顶部物料全部掉落至舱底时，操控挖掘装载机尾部的挖掘铲斗，将落下来的物料进行堆放，收拢。对于处于坡面上的料堆，则依靠加大挖斗和加长臂的优势移至坡底，至此所有物料全部集中在船舱底部的四周。此时，操作挖掘装载机和液压快换直接挂装快换铲斗，将处于舱底四周的物料全部铲送至船舱中间部位（抓斗便于抓取），船舱底部仍然存留大量的物料无法有效清除。最后一步，将封闭式清扫器通过液压快换快速的连接在挖掘装载机上，针对舱底存留的少许物料进行清扫，此时封闭式清扫器具有密封、抑尘的效果，将物料扫入集料斗内，在船舱中间部位卸料，保证抓斗能够有效抓取。同时，待抓斗将船舱中间物料清理至极限时，封闭式清扫器可将剩余物料清扫干净，随同缆绳一同升入甲板上。40建设机械技术与管理 2023.04 工程应用因此转轮加工厂的施工环境更加糟糕，且从图 1 可以看出，在吊装实施过程中，GROVE-220t 汽车吊摆放位置必须准确，即便是在按图 1 要求摆放汽车吊，在吊装时汽车吊大臂与拱顶最小净空尺寸为 586mm。因此对施工实施要求更高。在安装进行前，项目经理、项目技术负责人及汽车吊驾驶员一起到现场进行勘测，同时由技术负责人安排对吊装的各种极限尺寸进行测量核算，最终得出该方案中的关键数据，确保吊装的顺利进行。本文通过实地勘测、仔细核算，作为吊装完成的理论数据支撑，安装完成后，根据本文所计算的各种数据所选择的钢丝绳等工具无断丝、变形等损坏情况，再次验证了数据核算对工程实施的支撑作用。同时，本文的计算方式也可以作为类似项目、类似吊装情况的参考，在其他类似本文所述狭窄空间内进行吊装时，可参考本文方案。参考文献1 GB/T 3811-2008 起重机设计规范 S.2 刘鸿文.材料力学 M.北京:高等教育出版社，2004.3 GB8918-2006 重要用途钢丝绳 S.4 GB/T 25854-2010 一般起重用 D 形和弓形锻造卸扣 S.收稿日期：2023-04-26作者简介：孟志永，学士，主要从事机械设计与制造工作。上接第 37 页4 清舱设备发展趋势散货清舱作业是目前散货卸船作业中的一个薄弱环节，目前国内外港口散货清舱大部分采用人工与机械相结合的模式，作业效率与安全完全取决于作业人员的熟练程度。在此种情况下，为了保证作业的安全性，通常要制定严格的规章制度，甚至牺牲作业效率，因此实际作业效率十分低下。散货船舶多功能清舱设备运用现代科技，采用新技术，新工艺，实现港口船舶清舱的现代化、机械化，已成为港口行业适应物流发展的必然趋势。清舱设备必然会向着专业化、智能化、高效化的发展方向不断前进，对港口清仓设备的应用展开深入研究，实现新型的清舱作业流程，提高港口企业的核心竞争力，实现以人为本的核心价值观是十分必要的。5 结 语散货船舶的清舱工艺需要改变现有的原始工作模式，机械化代替人工化。本文从多个环节入手，既提出了技术现状及现有的清舱工艺存在的问题，使得现有的技术缺陷及问题暴露出来。又简单的介绍了多功能清舱设备组成部分及各部分的功能应用，以及新型清舱作业流程。而且还分析了清舱设备未来的发展趋势。所得结论如下：（1）原清舱工艺存在用工多、风险高、劳动强度大，清舱效率低，耗时长等问题，清舱时间多在 5-10 小时，用工 4-20 人不等。（2）清舱物料特性影响清舱效率，针对粒度大、含水率低的物料一般清除比较容易。含水率高的物料一般粘度大，不易清理。（3）多功能清舱设备的应用能够实现舱内物料的铲堆清扫和收集功能，极大地解决了目前散货港口面临的清舱难题，既提升了工作效率又保证了工人的安全操作。（4）清舱设备是由挖掘装载机为操作平台，可以快速换装液压快换、快换铲斗、封闭式清扫器、激振清料铲等机械化设备，实现清舱工艺的实施。（5）清舱设备的发展趋势必然会向着专业化、智能化、高效化方向发展。尽管本文阐述了散货船舶多功能清舱设备的应用，但具体的工艺工法等细节问题还需要在使用过程中慢慢总结，具体的实施形式及过程控制还需要进一步完善。参考文献1 孙建山.散货港口企业清舱作业安全性分析及安全管控技术研究 D.唐山:华北理工大学,2018.2 文树吉，曾晓光，郎舒妍.散货码头装卸智能化发展建议 J.港口科技,2019(1):47-49.3 陈凯凯,袁金虎.卸煤码头清舱作业事故的故障树分析J.港口装卸,2019(2):42-44.4 杨 毅.港 口 散 货 装 卸 工 艺 分 析 J.珠 江 水 运,2020(12):97-98.5 崔国军.基于节能技术的进口散料码头装卸系统规划与设计 D.太原：太原科技大学,2017.收稿日期：2023-06-01作者简介：韩猛，学士，工程师，主要从事港口工程技术研究。