武 汉 理 工 大 学 胡吉全 2013 年 1 月 现代港口起重机的发展 及其新技术应用

现代港口起重机械的发展 现代港口起重机械的发展特点：  高效化  智能化  大型化  能源节约化  设计现代化

一、港口起重机的高效化 国外：港口矿石卸船效率达 6000t/h 煤炭卸船效率达 5600t/h 国内：港口矿石抓斗卸船效率达 3200t/h 链斗卸船效率达 3800t/h 集装箱卸船效率达 80TEU/h 国内正在研制： 18000t/h 的斗轮堆起料机 12000t/h 的装船机 5000t/h 的抓斗卸船机

一、港口起重机的高效化 1 ）工作机构高速化 起重机提高效率的一个重要途径就是提高工作机构的速 度，减少工作循环时间，增加循环次数。 通用门座起重机的起升速度可达 0~90m/min 、变幅 0~100m/min 、回转 0~2.5rpm 。 岸边集装箱桥式起重机重载起升速度可达 90m/min 、空 载 180m/min ，小车运行速度最高达 350m/min 。  起重机工作速度的提高对起重机的设计、机电配套件、钢 结构等带来非常高的要，因此速度的是有限的，必须综合考 虑。

一、港口起重机的高效化 2 ）起重量大型化 在保持每小时一定的工作循环次数情况下，增加每次作 业的起重量也是提高工作效率非常有效的方法。 目前用于码头作业的港口起重机额定起重量： 散货绳索抓斗作业： 75t 散货电动抓斗作业： 90t 集装箱吊具作业： 92t  起重量的增加会带来起重力矩的增加，由此对起重机钢结 构、机电设备、码头承载能力等带来相应的影响。

一、港口起重机的高效化 3 ）工作运行过程自动化 自动化可以大幅提高起重机的工作效率。 桥式抓斗卸船机可以实现半自动操作； 集装箱桥式起重机运用 AGV 小车导引、激光雷达立体 扫描配合作业，基本可以实现自动化操作； 堆场作业的集装箱轨道龙门起重机全可实现全自动化作业； 全自动化双小车岸桥

一、港口起重机的高效化 堆场集装箱轨道龙门起重机可实现全自动化作业 港口装卸机械作业的自动化在专用机械上容易实现，对于通 用装卸机械目前还比较困难，有待进一步研究。 上海港全自动化空箱集装箱堆场

二、港口起重机的智能化 智能化是现代起重机向更高阶段发展的必然结果，是 现代智能高科技在港口起重机械中应用的体现。 智能化的发展不仅大幅提高了起重机械的工作效率， 同时为起重机安全可靠的工作提供了有效的保障。

二、港口起重机的智能化 1 ）工作机构智能控制 起重机在工作过程中是通过多个工作机构的协调动 作而完成某确定的任务，其工作效率的提高并非由某单 一工作机构定，而是要求多机构的合理协调，达到在共 同工作情况下的效率提高和安全可靠。智能化的现代起 重机各工作机构的运行可以根据外部条件的变化进行实 施调整，通过对各机构工作状态和外部工作条件的信号 信息进行实时检测、收集、传递和处理，形成最优的控 制方案。

二、港口起重机的智能化 2 ）故障信息实时检测 起重机的故障包括机械和电气等方面。 智能故障诊断系统可以将工作过程中的各种故障信息通 过传感装置进行收集，经 PLC 处理后进行分类、判断、显示、 报警以及提出处理建议等。 智能故障诊断系统同时具有记录、统计、分析等功能， 同时还具有扩展性。

二、港口起重机的智能化 3 ）金属结构智能监控 金属结构的智能监控既可以实时控制结构的工作状态， 同时也可为结构的寿命评估收集第一手资料。 目前采用光传感、远程监控等技术对结构进行监控，可 以保持与结构同样长的工作寿命。

二、港口起重机的智能化 4 ）安全装置智能保护 具有智能保护功能安全装置可以大大提高起重机工作 的安全性能。港口起重机由于大多在沿海、沿江地区，受 各种自然环境的影响较大，如台风、雷暴、高温、冰雪、 盐雾等都会造成起重机工作的不安全。另外港口作业也有 超速、超载等情况。 安全装置智能保护系统可将所有保护装置统一封闭管 理，根据起重机工作时的安全状况实时自动控制安全装置 的动作，可靠完成起重机的各种保护控制功能。

三、港口起重机的大型化 1 ）适应高效率的装卸作业 大型化在某种程度上也是为了适应高效率的装卸作业和 船舶的大型化。 如世界航运巨头马士基正在打造 1.8 万 TEU 集装箱船， 我国也自主研究制造 40 万吨级的散货船，要装卸如此大的船 舶，必须有大型化的港口机械设备。 目前这种趋势在其他装卸设备上也体现的非常明显，代 表了大型化的发展方向。

三、港口起重机的大型化 2 ）适应海洋工程的装卸作业 二十一世纪是面向海洋的时代，大量的海洋工程施工 要求超乎寻常的大型海洋起重装备，目前上海振华重工制造 了起重量 7500t 的全回转浮式起重机，为韩国三星制造的起 重量 8000t 的起重船已交付使用， 12000t 的起重船也正在开 发之中。 随着海洋开发的不断需求，将会有更多更大型的起重 设备相继诞生。

三、港口起重机的大型化 3 ）适应大型建设工程的装卸作业 随着我国经济的快速发展，大型的工程建设项目对起重机械 的起重能力要求越来越大，为满足大型石化、核电、风电、造船等 工程的施工需要，已开发出起重量 500t 以上的门座起重机，起重量 3200t 的履带起重机， 20000t 的轨道龙门起重机。 这些起重机械已表现出良好的工程适应性，成为大型工程施 工中不可缺少的重要装备。 2500t 固定起重机 1900t 固定起重机 3200 吨级履带式起重机

四、港口起重机的节能减排 能量的合理利用关系到国家经济能否持速发展，设备的 排放严重影响环境的保护。 起重机作为一种典型的位能性负载机械，工作过程中能 量的消耗和释放特点非常突出，最具能量回收价值，其节能 的意义重大而深远。

四、港口起重机的节能减排 1 ）起重机的能量回收 起重机的起升机构起吊货物时需供给能量，实现货物垂 直方向的上升位移，当下放货物时，起升过程储存的位能将 会释放，如何回收这部分再生能量进行再利用，是起重机节 能问题研究的关键。 起重机的能量回收有多重途径，可以通过逆变装置将 再生能量回馈电网，也可以通过电容、电池进行储存，也可 以通过飞轮的惯性进行储存等，目前回馈电网的问题容易实 现，但对于流动类型的起重机，只能采取其他的回收方式。

四、港口起重机的节能减排 2 ）起重机能源的代替 现代港口起重机能源替代的方法很多，应根据不同情 况选用。如国内大量集装箱码头堆场正在推行的油改电，可 大幅度节约运营成本。油气混合动力也是一种能源的替代。 这些方法不仅可以减少昂贵燃料的使用，也可以减少工作场 所二氧化碳气体的排放。

五、港口起重机设计现代化 现代设计方法的应用不仅大大提高了设计速度，同时 也大大提高了设计质量。 1 ）现代设计方法的运用 得益于计算机技术的飞速发展，现代设计方法大量运 用在港口起重机的设计中，特别是计算机绘图和结构分析的 应用，彻底改变了传统的起重机设计方法，如：动态设计、 虚拟设计、仿真设计、可靠性设计等等的运用使得现代数字 化设计成为可能，真正实现了起重机设计由纸质设计向无纸 化设计、由二维设计向三位设计方向转变。

五、港口起重机设计现代化 2 ）起重机的数字化设计 数字化设计是现代设计的必然发展方向，其全部的设计 工作将会在一定的设计平台上进行，它将方案设计、机构设 计、结构设计、电气设计、辅助机构设计、机构计算、结构 分析、三维建模、工程图形生成、装配分析、设计修改等多 种设计工作集成于一体，最后通过直接与加工设备通信，实 现数字化制造。

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