長江上游大水位落差浮式碼頭躉船船岸皮帶機改造方案

李云峰 舒緒文 劉 江

1 重慶鋼鐵股份有限公司 2 武漢港博港機技術有限公司

1 引言

長江上游碼頭受大水位落差及地質環境影響，多以浮碼頭為主。浮碼頭躉船上船岸皮帶機的銜接和過渡對碼頭的裝卸效率、日常維護、作業安全以及環保要求影響較大。以重慶鋼鐵1#、3#浮式躉船碼頭的散貨卸船工藝作業線為案例，對船岸皮帶機的銜接和過渡進行改造設計施工，提出了可行的大水位落差浮式碼頭躉船船岸皮帶機改造方案。

2 工程描述

重慶鋼鐵碼頭不同季節水位落差大，碼頭前沿水域開闊，最大水位落差達33.3 m。碼頭貨物物料為鐵礦石，物料比重為1.5～2.3 t/m3，物料粒度≤35 mm。

為了滿足水位落差的變化，碼頭采用浮碼頭結構，隨著公司產能及業務的提升，原料碼頭需要提升能力，對1#、3#泊位進行改造，改造的主要目的是提高生產率，將額定生產率由1 000 t/h提高至1 500 t/h，最大生產率提高到1 800 t/h。

原有的躉船船岸皮帶輸送系統由躉船、躉船上的雙料斗系統、料斗下方1#皮帶機、與1#皮帶機垂直布置的2#皮帶機、鋼引橋輸送系統、鋼引橋俯仰系統、鋼引橋皮帶機、枕木、岸上斜坡皮帶機等組成(見圖1)。

1.雙料斗系統 2.1#皮帶機 3.2#皮帶機 4.鋼引橋俯仰系統 5.鋼引橋皮帶機 6.枕木圖1 躉船船岸皮帶機原有布置圖

碼頭原有裝卸工藝為：1#接料料斗(皮帶機尾部)采用振動給料機與皮帶直聯，2#接料料斗(中間雙料斗)采用振動給料機，配置倉壁震動器；料斗設置流量控制電動調節門，料斗下方皮帶配置緩沖托輥，料斗與躉船采用剛性聯結。雙浮吊抓取貨物后，通過料斗正下方的1#皮帶機轉運至2#皮帶機，經由鋼引橋皮帶機輸送系統將貨物運往岸上斜坡皮帶機。鋼引橋鉸點放置在躉船邊的牛腿上，鋼引橋頭部結構放置在枕木上。這種工藝布置方式較為常見，但存在以下不足之處：

(1)由于鋼引橋皮帶機離下鉸點近，鋼引橋皮帶機驅動裝置布置在靠近下鉸點處，驅動裝置及下鉸點軸的檢修空間小，維護困難[1]。

(2)物料通過料斗正下方的1#皮帶機輸送至2#鋼引橋皮帶機時，由于2條皮帶機之間存在高低落差，物料在轉運過程中由于沖擊作用易導致皮帶機跑偏，存在灑料問題；兩條皮帶機帶各有1套驅動裝置，檢修維護點多。

(3)由于水位變化及波浪影響，躉船在裝料過程中鋼引橋頭部落料點會前后左右擺動，落料點的對接調整存在困難。

(4)由于枕木固定在斜坡上，當躉船左右晃動時，鋼引橋皮帶機會出現跑偏現象。

3 改造方案

為解決現有工藝的不足，提出了兩套改造方案。

方案一結合過往的使用情況，首先考慮將枕木換成2輪托架小車，其他結構保持不變(見圖2)。

1.雙料斗系統 2.1#皮帶機 3.2#皮帶機 4.鋼引橋俯仰系統 5.鋼引橋皮帶機 6.托架小車圖2 躉船船岸皮帶機改造方案一布置圖

方案二增大了躉船，泊船的位置發生了變化。改造后的躉船船岸皮帶輸送系統躉船上增加了1條橫向皮帶機，將原有2條縱向皮帶機(2#皮帶機、鋼引橋皮帶機)合并成1條縱向皮帶機[2]。鋼引橋鉸點放置在躉船面，驅動裝置安裝躉船甲板面以下(船艙內)，采用單聯卷筒卷繞鋼絲繩牽引鋼引橋實現上下俯仰運動，俯仰范圍滿足水位高低變化的要求。鋼引橋上部安裝皮帶機，兩側設置平臺走道。平臺下方設有平行托輥，用來擱置電纜。鋼引橋結構下部設置生活用水管、污水管和油水管。托架小車由2輪改成4輪，承載能力更大。托架小車上部裝有1組垂直于軌道方向的支承托輥，鋼引橋頭部下底面裝有2組平行于軌道的支承托輥(見圖3)。

1.雙料斗系統 2.1#皮帶機 3.2#皮帶機 4.鋼引橋俯仰系統 5.帶托輥的4輪托架小車圖3 躉船船岸皮帶機改造方案二布置圖

4 改造方案比選

方案一改造方式簡單易行，只需將枕木更換為托架小車。但是經過一段時間的使用后，發現鋼引橋皮帶機頭部皮帶跑偏現象依然存在，托架小車車輪磨損嚴重。經過分析是由于躉船左右搖晃時，鋼引橋皮帶機頭部皮帶一側會偏離托輥，一側壓在托輥上，造成皮帶機跑偏。另外由于托架小車由2輪支撐，當裝船機生產率較大時，單個托架小車的輪壓大，車輪軸承磨損加劇，車輪容易損壞，同時對碼頭面的承載能力要求較高。

方案二將2條縱向皮帶機合并成1條，在托架小車上增加托輥，將2輪托架小車增加到4輪，有以下優點：

(1)鋼引橋的鉸點和皮帶機的驅動裝置放在躉船面上，大大改善了檢修的空間，同時可有效避免意外落水等安全事故；檢修重大物件如驅動滾筒時，可以利用躉船上的吊機進行吊裝，大大減輕了檢修勞動強度。

(2)2條皮帶機合并后減少了1個轉接點，可以減緩由物料高低落差沖擊造成的皮帶機跑偏現象。另外從環保角度考慮，可減少灑料揚塵，避免物料落入水中。

(3)托架小車和鋼引橋通過上下兩組相互垂直的托輥，可以自動調節由躉船晃動造成的鋼引橋頭部落料點的前后左右擺動，落料點的對接調整更加方便；托架小車既可以隨斜坡皮帶機在斜坡上下移動，不用時也可以通過鋼引橋上的吊耳將其移至旁邊的軌道上。

(4)電纜的鋪設和生活用水、污水管及油水管的設置更加合理、整齊美觀，既方便拖拽，也方便拆卸。

對比方案一與方案二，方案一簡單易行，改造后使用效果一般，如果使用要求不高，碼頭承載能力強，可考慮采用方案一；若綜合考慮檢修、工作強度、環保、美觀等方面，應采用方案二。

5 實施效果

重慶某碼頭經過綜合考量后，決定采用改造方案二。改造后經過一段時間的試運行，平臺下方平行托輥上的電纜使用良好，鋼引橋結構下生活用水、污水和油水可順利排出；同時皮帶機未出現跑偏、轉接口灑料的現象，滿足碼頭裝卸生產要求，帶來了良好的經濟效益。

6 結語

隨著國家經濟發展的需要，長江上游的碼頭將越來越多，而且將向大型化、專業化、高效化發展，船岸皮帶機的應用也將越來越廣泛。此次對大水位落差浮式碼頭躉船船岸皮帶機的改造，可滿足散貨碼頭日益增長的貨運量及更加嚴格的環保要求，降低了故障率和維護工作量，是經濟可行的，在同類碼頭施工改造中具有借鑒意義。