螺旋卸煤机在散货码头中的应用分析

陈鸿鑫 朱钱军

（1.国家能源集团宿迁发电有限公司，宿迁 223803；2.浙江天新智能研究院有限公司，杭州 310030）

1 螺旋卸煤机概述

散货码头作业是保障供应链畅通的重要环节。螺旋卸煤机（见图1）作为一种常用的装卸设备，得到越来越广泛的应用。

图1 螺旋卸煤机

1.1 结构组成

HXXM500B 型轨移式卸煤机是可以在轨道上移动的卸煤装备，由垂直螺旋输送机、水平螺旋输送机、卸料装置、水平臂、拉杆、配重、托架、液压站、门机、电气控制及附属设备部件（如除尘器、卸料小车）等组成。利用垂直螺旋输送机与水平螺旋输送机的管状结构和高效输送功能，将其与可作三维运动的臂架设计成一个在轨道上行走的整体，通过操作移动控制盒的手柄，使取料器跟踪物料位置，自动将船舱内煤炭卸运到岸上的输送系统[1]。螺旋卸煤机结构如图2所示。

图2 螺旋卸煤机结构

1.2 运行方式

HXXM500B 型轨移式卸煤机在工作时，物料的流动方式如下：取料器带有3 个进口，在旋转的同时会伸入煤炭内部，将周边松散的煤炭带入腔内，并进行一定程度的压实。伸入取料器腔内的垂直螺旋轴会以适当的速度旋转，将煤炭提升到垂直输送机上的螺旋段。煤炭从出料口出来后，与水平输送机的密封进料口相连，一同进入水平输送机。

到达水平输送机的煤炭会被输送到回转塔上的卸料装置，然后利用煤炭自身重力，通过回转台腹内的斜置溜管进入门机立柱腹内的旋转密封出料口，这个出料口与皮带输送机的进料小车相连。整个物料输送过程都采用了密封方式，可以确保物料在输送过程中不会有粉尘逸出，从而满足环保的要求。

2 螺旋卸煤机在散货码头作业中的优势

2.1 高效性和灵活性

螺旋卸煤机在散货码头作业中具有高效性和灵活性，能够以较快的速度将煤炭从船舱或货场中卸出，大幅提高了码头的作业效率[2]。无论是煤炭的种类还是粒度，螺旋卸煤机都能够适应。良好的通用性和灵活性，使其成为散货码头卸煤作业中不可或缺的重要设备之一。

与传统的卸煤方式相比，螺旋卸煤机的高效性尤为突出，作业平均效率可以达到70%～75%，比其他类型的卸煤机高出10%～15%。第一，螺旋卸煤机配置高效的煤炭专用取料器，能够保持恒定的物料抓取能力。第二，物料的接卸和输送是连续的过程，设备空置率小。第三，与斗轮式、链斗式、抓斗式相比，专用取料器外形尺寸小，清舱剩余量少，余料厚度大约为250 mm，可以大大缩短清仓时间。

此外，螺旋卸煤机的灵活性使其在不同的作业环境中表现出色。它可以根据煤炭的特性和码头的布局进行调整，以适应不同的船舱或货场结构。无论是大型散货船还是小型货轮，螺旋卸煤机都能够高效完成卸煤任务。

2.2 节能和环保

与其他卸煤方式相比，螺旋卸煤机在节能和环保方面具有明显的优势。一方面，螺旋卸煤机的整个煤炭输送机系统是完全密闭的，卸煤过程中不会发生物料泄漏，同时严格控制粉尘影响，可以达到港口行业及国家环保标准。在所有连续式卸煤机中，螺旋式卸煤机的环保效果最好。由于螺旋卸煤机物料输送的连续性，易于实现从取料端到出料端的全程闭环控制和自动调节，使卸船机始终处于最佳工况，最大限度减少了无功能量损耗。相比之下，传统的卸煤方式可能需要更多的能源来驱动机械设备或人力作业，造成能源浪费。另一方面，螺旋卸煤机的使用可以降低噪声污染[3]。传统的卸煤方式可能会产生较大的噪声，而螺旋卸煤机的电动驱动方式相对比较安静，减少了对周围环境和居民的干扰。

2.3 降低劳动强度和人力成本

螺旋卸煤机的使用能够显著降低劳动强度和人力成本。它采用机械化作业的方式，将人工参与卸煤的工作量降到最低。工人只需要操作卸煤机的控制系统，无须进行繁重的体力劳动，从而减轻了劳动强度，降低了工作疲劳度。由于螺旋卸煤机的卸煤效率较高，可以减少人力投入。相比传统的卸煤方式，螺旋卸煤机能够更快地完成卸煤任务，减少了作业时间和人力需求。这意味着可以在不增加人力资源的情况下，提高卸煤作业的产量和效率。通过降低劳动强度和人力成本，螺旋卸煤机为码头运营带来了诸多好处。它不仅提高了工作效率，还降低了工人的身体负担，提高了工作的安全性和舒适性，降低了企业的运营成本。

3 螺旋卸煤机在散货码头作业中的限制

3.1 物料适应性和装卸能力限制

螺旋卸煤机在散货码头作业中存在一定的物料适应性和装卸能力限制。它适用于粒度适中、流动性较好的散货物料，如煤炭、矿石等，但是对于粒度较大、黏性较强或易结块的物料，卸煤效果可能会受到影响[4]。例如，螺旋卸煤机可能无法有效输送和卸载大粒度的矿石，因为大粒度的物料可能会卡在螺旋叶片之间，影响卸煤的流畅性。对于黏性较强的物料，如黏土或湿煤炭，可能会积聚在螺旋叶片上，导致卸煤速度减慢或出现堵塞。

此外，螺旋卸煤机的装卸能力存在一定的限制，其卸煤速度和吞吐量受旋转速度、螺旋直径和长度等因素的影响。在处理大量散货时，可能需要多台螺旋卸煤机同时作业，或者结合其他卸煤设备来提高装卸能力。例如，可以使用输送带将物料从码头直接输送到堆场，或者使用门式起重机等设备进行装卸作业，以提高整体的装卸效率。还可以根据具体情况对螺旋卸煤机进行改进和优化，如增加螺旋的直径和长度、提高旋转速度、采用双螺旋结构等，以提高其装卸能力和适应性。

3.2 设备维护和故障率问题

螺旋卸煤机在运行过程中需要定期进行设备维护和保养，包括对螺旋等部件的检查、润滑和更换，以确保能够正常工作。设备维护不当或忽视保养可能导致故障率增加，影响卸煤作业的连续性和效率。例如，对螺旋的检查应包括检查螺旋叶片的磨损情况、螺旋轴的直线度以及螺旋轴承的润滑情况。螺旋卸煤机在长期使用过程中可能会出现部件磨损等问题，需要及时进行维修和更换。例如，由于取料器长期在煤层中作业，对于驱动取料器的动力装置有较高的要求。传统的取料器驱动一般采用电机加减速机或液压马达加减速机结构，而减速机一直是故障多发部位，容易出现各种问题，如发热、漏油、油封及轴承破损、齿轮接触部位疲劳磨损严重、卡滞异响等。

3.3 空间要求和规划问题

螺旋卸煤机在散货码头的布置和规划方面也存在一定限制，安装时需考虑卸煤机本身的占地面积、进出料口的位置以及与其他设备的连接通道等。在码头空间有限的情况下，布置螺旋卸煤机可能会面临空间紧张的问题。例如，在一些小型散货码头或码头区域有限的情况下，可能无法提供足够的空间来安装和操作螺旋卸煤机，导致设备布局不合理，影响卸煤作业的效率和流畅性。

此外，螺旋卸煤机的布置需要考虑与其他码头设备的协同作业，如输送带、堆取料机等。合理的规划和布局可以提高整个码头作业的效率和流畅性，但是在规划过程中需要充分考虑各种因素，以避免设备之间的冲突和干扰。例如，在布置螺旋卸煤机时，需要考虑与输送带的连接，确保物料能够顺利从卸煤机输送到输送带上。同时，需要考虑与堆取料机的协同作业，确保卸煤作业与堆料和取料作业协调进行。

4 螺旋卸煤机的改进建议

4.1 技术改进和优化设备

为了提高螺旋卸煤机的性能和效率，可以考虑进行技术改进和设备优化。例如，采用更先进的控制系统，实现自动化操作和智能化控制，以提高卸煤的精度和速度。优化螺旋的结构和尺寸，提高其输送能力和耐磨性，减少故障发生的概率。例如，采用目前先进的永磁电机变频直联的驱动方式，取消减速机。由于永磁电机驱动扭矩大、转速低且易于变频调速，电机本身无滑环等易损结构，体积小，效率高，可以大大提高取料器的可靠性。永磁电机带有控制器，用于驱动及保护电机。另外，可以优化螺旋的结构和尺寸，以提高其输送能力和耐磨性。例如：采用更大直径的螺旋，可以提高输送能力；采用耐磨材料制造螺旋叶片，可以减少磨损，延长设备寿命。引入先进的检测技术，如激光测距、超声波检测等，也可以实时监测物料的流量、粒度分布等参数。这些技术可以帮助操作人员及时了解物料的状态，以便调整卸煤速度和螺旋的旋转速度，保证设备稳定运行。

4.2 加强维护和保养管理

为了降低设备的故障率，需要加强对螺旋卸煤机的维护和保养管理，制定详细的维护计划，包括定期检查、清洁、润滑和更换易损件等。重点监控设备的关键部件，及时发现并处理潜在的故障隐患，建立完善的设备档案，记录设备的维护历史和故障情况，以便进行追溯和分析。同时，应培训专业的维护人员，提高他们的技能水平和责任心，确保设备的维护工作得到有效执行[5]。

4.3 完善培训和操作规范

为了提高操作人员的技能水平和安全意识，需要完善培训和操作规范。制定详细的操作手册，明确操作流程和注意事项，让操作人员了解设备的性能和特点，掌握正确的操作方法。还应定期组织培训课程，加强对操作人员的技能培训和安全教育。通过实际操作演练和案例分析，让操作人员熟悉应急处理措施，提高他们的应对能力。此外，需要建立严格的操作规范和考核制度，监督和评估操作人员的工作，确保其遵守规定，规范操作，减少人为因素对设备的影响。

5 结语

螺旋卸煤机在散货码头作业中展现出显著的优势和潜力，但是也存在一些限制。通过不断的改进和优化，可以提高其性能和可靠性，以满足日益增长的散货码头物流需求，实现高效、可持续发展的作业模式。