矿石码头卸船机料斗系统堵料落料的改进措施

李万莉 代 祥

1 上海同济大学 2 宁波舟山港集团教培中心

1 引言

宁波舟山港股份有限公司北仑矿石码头分公司是一家专门从事铁矿石装卸中转业务的大型港口企业。公司主要机械设备包括卸船机、装船机、斗轮机和皮带机。公司码头接卸作业的工作流程是：矿石经远洋运输船运至码头后，卸船机抓斗从船舱抓取矿石并通过主小车拖运至料斗上方；随后，抓斗打开，矿石落入大料斗内。进入大料斗内的矿石由料斗出口处的振动给料器槽口排出再经由可移动的分叉漏斗送到安装在码头上的2条或3条皮带机中的1条，再通过其他皮带机转运到堆场或进行装船[1]。卸船机作为整个接卸作业流程中最前沿的设备，其料斗系统的堵料落料问题对码头接卸效率、货运质量、码头环境和机容机貌有较大的影响。近年来，随着卸船机设备使用年限的增加和环保要求的不断提高，需对卸船机现有的料斗系统进行改进，减少卸船机的堵料落料。

2 原因分析

2.1 影响卸船机料斗系统落料的主要原因

通过观察卸船机料斗系统的现场落料情况，发现在大料斗两侧、振动给料器侧面以及振动给料器与直流槽连接处落料较多。针对这两个部位的落料情况进行重点分析。

2.1.1 大料斗结构设计不合理

北仑矿石码头分公司北仑分部现有卸船机7台。其中，5台为振华卸船机，编号分别为UL5、UL6、UL7、UL8和UL9。UL5、UL6和UL7分别于2004年和2006年投入使用，UL8和UL9于2008年投入使用。通过观察落料情况，发现UL5、UL6和UL7在大料斗处的落料明显多于UL8和UL9。对比卸船机大料斗结构发现，UL8和UL9的大料斗东、西侧和陆侧斜面倾斜角度分别为65°和63°，而UL5、UL6和UL7只有37°和32°，导致抓斗打开后物料容易在料斗四周堆积，造成物料洒落。

2.1.2 振动给料器出口底板较短

通过对落料位置和卸船机料斗结构图纸进行对照分析，认为卸船机振动给料器出口结构设计不够合理。振动给料器出口底板伸入直溜筒的部分靠近直溜筒海侧筒壁，在卸船作业过程中，流动性较差的物料经振动给料器进入直溜筒后，容易在直溜筒海侧筒壁直角处堆积。随着堆积物料的增加，部分物料从振动给料器与直溜筒相接的部位溢出，洒落到振动给料器平台以及下料斗平台处。

2.2 影响卸船机料斗系统堵料的因素

由于码头接卸矿种种类较多，矿种的物料特性差异较大。在接卸流动性较差的物料时，司机若不注意观察料斗内的物料输送情况，时常会发生抓取物料速度较快，料斗物料不能及时输送至振动给料器，导致大料斗堆积过多，进而堵塞料斗系统的情况。一旦大料斗发生堵塞，为尽快恢复作业，保证卸船效率和流程效率，一般通过冲水方式来疏通料斗。冲出的物料洒落到料斗平台甚至码头面上，严重影响货运质量以及码头的环境。

3 改进措施

3.1 增大大料斗斜面的倾斜角度

由于UL5、UL6和UL7的大料斗斜面倾斜角度较小，物料容易堆积，选择在大料斗斜面加装斜板、面板以及加强筋，从而增大大料斗斜面的倾斜角度，使其倾斜角度由原来的37°和32°变为60°和65°。图1为大料斗斜面改进示意图，图中剖面线部位为改进的位置。

图1 大料斗斜面改进示意图

大料斗斜面延伸后，对料斗大格栅也进行了修整。通过修整格栅侧边的倾斜角度，以适应改造后的大料斗，同时减少格栅在料斗四角处的横档，减少物料的堆积。改进前，因大料斗部位积料，平均每月需安排人员清理16.3次；改进后，清理次数降至平均每月4.75次。

3.2 振动给料器出口延长

原振动给料器出口较短，导致物料容易从振动给料器出口与直溜筒连接处洒落[2]。为此设计并制作振动给料器出口底板延伸板，将其与原出口处底板焊接在一起并进行加固(见图2)。同时，为延长延伸板的使用寿命，在延伸板上安装耐磨板。此外，为了进一步防止物料的溢出，在延伸板上加装了耐磨橡皮，物料无法从振动给料器接口位置洒落。

图2 振动给料器出口延伸板设计图

改进后，振动给料器出口更深入直溜筒内部，物料不容易在直溜筒的四角堆积。同时，由于在延长板的两侧和振动给料器与直溜筒连接处均加装耐磨橡皮，物料不易从出口处洒落出来，该位置的落料明显减少。改进前，因振动给料器出口落料，平均每月需安排人员清理19次；改进后，清理的次数降低至平均每月5次。

3.3 加装空气炮

振华卸船机大料斗部位安装有斗壁振动器，但由于斗壁振动器振动幅度过大，对料斗结构有一定影响，因此很少使用，这也导致料斗容易发生堵塞。一旦发生堵塞，使用水冲方式疏通料斗会对货运质量和码头环境造成较大的影响。因此，提出了加装空气炮的改进方案，在大料斗的东西面和南面按螺旋状分布加装了6个空气炮[3](见图3)。

图3 大料斗空气炮安装示意图

空气炮是利用高速喷出的压缩空气产生的冲击力直接作用于静止不动的物料上，使其散开或塌落，再在重力的作用下重新流动[4]。空气炮安装后，司机可以在司机室通过遥控器对6个空气炮分别进行操作。当接卸流动性较差的物料或司机发现大料斗上方积料较多时，司机可以操作空气炮进行疏通。经过一段时间的应用验证，使用空气炮进行物料疏通效果显著。

4 结语

目前，所设计的增大大料斗斜面的倾斜角度和延长振动给料器出口的改进措施已在部分卸船机上应用。改进后，卸船机料斗系统落料情况有很大的改善，料斗落料清理次数明显减少。同时，在UL6卸船机上加装空气炮后，至今未发生大料斗堵塞现象。卸船机料斗系统落料的减少，使得卸船效率和货运质量有了显著提高，同时改善了码头的作业环境。