智能化装卸工艺技术应用

随着科研技术和电子信息技术的不断发展和创新,智能化装卸工艺逐渐在散货码头中得到广泛的应用。

散货码头主要是进行煤炭、粮食、矿石、金属物质等大宗散货的装卸储运,是促进我国经济发展的重要建设。当前我国经济正处于快速发展的重要阶段,散货的吞吐量一直保持着大幅度的增加,据最新的统计报告显示,我国港口完成干散货吞吐量已经突破百亿吨,同比增长率超过7%。目前我国万吨级以上的港口中,专业化泊位有一千多个,通用散货泊位与通用件杂货泊位也有近五百个,而且还在不断的增长过程中[1]。但是,由于我国散货码头的发展建设起步较晚,相关设施设备以及装卸储运水平还比较落后,相比较于国际化水平,仍显得效率低、能耗高、环保性差,缺乏国际市场竞争力,所以需要加强散货码头的自动化和智能化建设。

一、我国散货码头装卸储运工艺概况

  (一)散货装船工艺

    目前主要是利用铁路运输和公路运输的方式将散货物料运送至港区,或者是从堆场和筒仓中输出物料来进行装船工艺。一般的散货进入港区后,其装船工艺流程主要包括卸车、堆场、运输、装船等。散货物料的装船方式主要包含散货集装化装船、连续装船机装船以及周期性抓斗装船等工艺。

  (二)散货卸船工艺

目前,我国常用的散货卸船工艺分为连续性卸船方式和周期性卸船方式两种。

(1)连续性卸船方式主要是利用链斗式卸船机、螺旋式卸船机、斗轮式卸船机、波状挡边带式卸船机以及埋刮板卸船机等进行散货卸船工艺[2]。连续性卸船工艺的主要优点是工作效率较高、能够充分的清仓,并且有较好的环保性能,但是对船舶稳定性的要求较高。

    (2)周期性卸船工艺主要是有抓斗卸船。其优点是具有较好的工作稳定性,能够适应多种散货物料工作,但是在重复的卸船工艺中会导致大量的能耗,而且不能对船舱的散货充分的清理,消耗的人力成本较高,而且容易产生扬尘现象而造成环境污染。

  (三)散货储存工艺

    目前,我国常用的散货码头物料储存工艺分为堆场和筒仓两种方式。

    (1)散货物料进行堆场储运的装卸工艺分为堆取分开和堆取合一两种工艺方案,堆取分开就是指在进行堆场装卸工作时堆料机和取料机是分开工作的;而堆取合一则是将堆取料用一台机械完成,通常采用的是斗轮堆取料机。连续性的堆取料一体机能够提高散货堆场装卸效率,减少人工操作,但对技术要求较高。

    (2)筒仓进出散货物料主要工艺包括出仓、倒仓、散发、装车、灌包、并仓等,其装卸储运工作可以依据相应工艺流程及配套设备进行完成。筒仓散货储存相较于堆场而言,对物料的形状、大小和特性有着更高的要求,筒仓一般是储存的大豆、玉米等散粮,而对于煤炭、木薯干等含有大量粉尘或者形状不规则的散货物料则不适宜用筒仓储存,需要进行堆场存储。

二、散货码头应用智能化装卸工艺的作用

    第一,当前散货码头的装卸工艺还是以人工操作为主,而且随着我国散货吞吐量的不断增长,相关人员的工作强度也相应增加,往往处于超负荷的状态。而部分装卸工艺是采用的半自动控制技术,即工作人员根据实际要求设定相关机械的主要技术指标参数,然后装卸设备能够自动运作,但是仍然离不开操作人员的监督、管理和适当的协调工作,而且装卸工作的效率和稳定性、安全性在很大程度上取决于工作人员的主观意识和工作经验水平。所以,提高散货码头装卸工艺的智能化,能够让机械自我检测、自我调整、自我修复,能制定最合适的标准参数进行运作,既提高了装卸工作的安全性和稳定性,又降低了人力投入、管理和维修成本。

    第二,随着散货吞吐量的持续上升,港口越来越多,造成的能源消耗也越来越大。而散货码头应用智能化装卸储运技术,能够有效的整合各种资源,进行合理的配置和利用,减少能源的损耗和浪费,提高装卸工作效率,综合提升相关企业的经济效益。

    第三,在传统的散货物料装卸储运工艺中,由于智能化水平较低,以及工作管理的不完善,很容易造成资源的损耗和环境污染,这种现象尤其体现在散货木薯干的装卸过程中。木薯干属于含粉尘量较高的散货物料,一般是采取露天堆场的储存方式和抓斗或者人工的取料卸料装卸工艺,不仅工作效率低下,而且进行装卸过程中,会产生大量的白色粉尘,弥漫在空气中,造成严重的粉尘污染,危害人类身体健康和生态环境平衡。虽然也采取了一定的防护措施,可是并没有取得明显的效果和改善。所以需要加强散货码头的智能化装卸储运技术,使物料装卸作业规范化、标准化、封闭化,减少人工操作流程,实现智能化调控管理,降低物料装卸工艺的环境污染。

三、散货码头智能化装卸储运工艺技术

    (1)散货码头智能化抓斗卸船工艺主要运用了激光测距技术,能够自动识别货船的整体规格和船舱散货物料的分布状况,然后利用PLC(可编程逻辑控制器)技术,根据激光扫描获得的相关数据,进行虚拟仿真,并进行相关数据分析,制定出科学合理的卸船工艺方案,设定相关机械运作指标参数,自行控制机械的移动、升降、抓放等工序[3]。并且在装卸的过程中能够对相关数据及时的反馈,从而进行实时的调控管理,确保卸船工艺的稳定、高效。我国目前应用的智能化散货卸船工艺还存在一定的技术难度,主要包括堆料三维动态模拟、测量精度实时监控以及平衡卸船数据分析方案等。

(2)散货码头智能化装船工艺主要是利用配有多轴伺服运动控制的激光雷达对货船整体规模进行检测,通过相关数据分析,制定出科学合理的物料装运轨迹以及物料分布情况,自动实时的调整和控制相关机械的位置与工作速率,提高物料装船的最大空间利用率以及装运的效率和质量。目前我国智能化散货装船工艺技术的主要难点是依据物料特性合理的规划装船路径。

 

(3)散货码头智能化装卸工艺还应用在堆取料的过程中,斗轮堆取料机利用激光雷达扫描实时监控技术,根据相关数据分析,能够制定出合理的物料堆取数量、速率、规模以及路径等。其主要技术难点包括精度控制、物料堆场模型构造及物料堆取路径制定等。目前,我国散货码头智能化装卸工艺主要运用了智能机器人、多自由度机械手以及自动识别装置等,能够有效的提高散货装卸船的效率,降低人工成本,减少环境污染,提高港口的资源周转效率,综合提升相关企业的经济效益和社会效益。

 

四、结语

    随着我国经济的飞速发展,散货吞吐量的持续增长,智能化的装卸工艺技术成为散货码头发展建设的重要方向。提高散货装卸工艺的智能化水平,就要结合电子信息技术、自动化机械设备、数据分析软件等,综合协调控制散货码头的装卸储运工艺,推动绿色环保、节能减排、高效灵活的港口建设,提升企业的国内、国际市场竞争力。

 

 

【参考文献】

[1]赵溦,赵宪花.散货码头智能化装卸工艺技术研究[J].中国水运(下半月),2015,15(7):121-122.

[2]胡金涛.智能化抓斗卸船机的若干关键技术研究[D].武汉理工大学,2013.

[3]李强,佟士祺,王诺等.散货码头工艺智能仿真系统研究[J].计算机应用研究,2009,26(5):1813-1815.

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