礦石碼頭卸船機料斗系統堵料落料的改進措施

李萬莉 代 祥

1 上海同濟大學 2 寧波舟山港集團教培中心

1 引言

寧波舟山港股份有限公司北侖礦石碼頭分公司是一家專門從事鐵礦石裝卸中轉業務的大型港口企業。公司主要機械設備包括卸船機、裝船機、斗輪機和皮帶機。公司碼頭接卸作業的工作流程是：礦石經遠洋運輸船運至碼頭后，卸船機抓斗從船艙抓取礦石并通過主小車拖運至料斗上方；隨后，抓斗打開，礦石落入大料斗內。進入大料斗內的礦石由料斗出口處的振動給料器槽口排出再經由可移動的分叉漏斗送到安裝在碼頭上的2條或3條皮帶機中的1條，再通過其他皮帶機轉運到堆場或進行裝船[1]。卸船機作為整個接卸作業流程中最前沿的設備，其料斗系統的堵料落料問題對碼頭接卸效率、貨運質量、碼頭環境和機容機貌有較大的影響。近年來，隨著卸船機設備使用年限的增加和環保要求的不斷提高，需對卸船機現有的料斗系統進行改進，減少卸船機的堵料落料。

2 原因分析

2.1 影響卸船機料斗系統落料的主要原因

通過觀察卸船機料斗系統的現場落料情況，發現在大料斗兩側、振動給料器側面以及振動給料器與直流槽連接處落料較多。針對這兩個部位的落料情況進行重點分析。

2.1.1 大料斗結構設計不合理

北侖礦石碼頭分公司北侖分部現有卸船機7臺。其中，5臺為振華卸船機，編號分別為UL5、UL6、UL7、UL8和UL9。UL5、UL6和UL7分別于2004年和2006年投入使用，UL8和UL9于2008年投入使用。通過觀察落料情況，發現UL5、UL6和UL7在大料斗處的落料明顯多于UL8和UL9。對比卸船機大料斗結構發現，UL8和UL9的大料斗東、西側和陸側斜面傾斜角度分別為65°和63°，而UL5、UL6和UL7只有37°和32°，導致抓斗打開后物料容易在料斗四周堆積，造成物料灑落。

2.1.2 振動給料器出口底板較短

通過對落料位置和卸船機料斗結構圖紙進行對照分析，認為卸船機振動給料器出口結構設計不夠合理。振動給料器出口底板伸入直溜筒的部分靠近直溜筒海側筒壁，在卸船作業過程中，流動性較差的物料經振動給料器進入直溜筒后，容易在直溜筒海側筒壁直角處堆積。隨著堆積物料的增加，部分物料從振動給料器與直溜筒相接的部位溢出，灑落到振動給料器平臺以及下料斗平臺處。

2.2 影響卸船機料斗系統堵料的因素

由于碼頭接卸礦種種類較多，礦種的物料特性差異較大。在接卸流動性較差的物料時，司機若不注意觀察料斗內的物料輸送情況，時常會發生抓取物料速度較快，料斗物料不能及時輸送至振動給料器，導致大料斗堆積過多，進而堵塞料斗系統的情況。一旦大料斗發生堵塞，為盡快恢復作業，保證卸船效率和流程效率，一般通過沖水方式來疏通料斗。沖出的物料灑落到料斗平臺甚至碼頭面上，嚴重影響貨運質量以及碼頭的環境。

3 改進措施

3.1 增大大料斗斜面的傾斜角度

由于UL5、UL6和UL7的大料斗斜面傾斜角度較小，物料容易堆積，選擇在大料斗斜面加裝斜板、面板以及加強筋，從而增大大料斗斜面的傾斜角度，使其傾斜角度由原來的37°和32°變為60°和65°。圖1為大料斗斜面改進示意圖，圖中剖面線部位為改進的位置。

圖1 大料斗斜面改進示意圖

大料斗斜面延伸后，對料斗大格柵也進行了修整。通過修整格柵側邊的傾斜角度，以適應改造后的大料斗，同時減少格柵在料斗四角處的橫檔，減少物料的堆積。改進前，因大料斗部位積料，平均每月需安排人員清理16.3次；改進后，清理次數降至平均每月4.75次。

3.2 振動給料器出口延長

原振動給料器出口較短，導致物料容易從振動給料器出口與直溜筒連接處灑落[2]。為此設計并制作振動給料器出口底板延伸板，將其與原出口處底板焊接在一起并進行加固(見圖2)。同時，為延長延伸板的使用壽命，在延伸板上安裝耐磨板。此外，為了進一步防止物料的溢出，在延伸板上加裝了耐磨橡皮，物料無法從振動給料器接口位置灑落。

圖2 振動給料器出口延伸板設計圖

改進后，振動給料器出口更深入直溜筒內部，物料不容易在直溜筒的四角堆積。同時，由于在延長板的兩側和振動給料器與直溜筒連接處均加裝耐磨橡皮，物料不易從出口處灑落出來，該位置的落料明顯減少。改進前，因振動給料器出口落料，平均每月需安排人員清理19次；改進后，清理的次數降低至平均每月5次。

3.3 加裝空氣炮

振華卸船機大料斗部位安裝有斗壁振動器，但由于斗壁振動器振動幅度過大，對料斗結構有一定影響，因此很少使用，這也導致料斗容易發生堵塞。一旦發生堵塞，使用水沖方式疏通料斗會對貨運質量和碼頭環境造成較大的影響。因此，提出了加裝空氣炮的改進方案，在大料斗的東西面和南面按螺旋狀分布加裝了6個空氣炮[3](見圖3)。

圖3 大料斗空氣炮安裝示意圖

空氣炮是利用高速噴出的壓縮空氣產生的沖擊力直接作用于靜止不動的物料上，使其散開或塌落，再在重力的作用下重新流動[4]?？諝馀诎惭b后，司機可以在司機室通過遙控器對6個空氣炮分別進行操作。當接卸流動性較差的物料或司機發現大料斗上方積料較多時，司機可以操作空氣炮進行疏通。經過一段時間的應用驗證，使用空氣炮進行物料疏通效果顯著。

4 結語

目前，所設計的增大大料斗斜面的傾斜角度和延長振動給料器出口的改進措施已在部分卸船機上應用。改進后，卸船機料斗系統落料情況有很大的改善，料斗落料清理次數明顯減少。同時，在UL6卸船機上加裝空氣炮后，至今未發生大料斗堵塞現象。卸船機料斗系統落料的減少，使得卸船效率和貨運質量有了顯著提高，同時改善了碼頭的作業環境。