裝船機溜筒選型分析

申小強

大連華銳重工集團股份有限公司 大連 116013

0 引言

溜筒是裝船機裝載船舶的重要喂料裝置，安裝于裝船機懸臂頭部。溜筒形式主要根據所裝載物料的物理特性、船舶尺寸、船舶吃水、碼頭水位變化、環保要求等參數確定。本文詳細分析了不同種類的裝船機溜筒，以及不同溜筒的技術特點、部件構成等，進而為裝船機溜筒的設計、選型提供詳實、有效的依據，并達到全面提升技術水平的目的。

1 溜筒分類

溜筒按照不同的分類方法，可分為多種形式。按照溜筒的幾何形狀分類，主要可分為導料板、直溜筒、伸縮溜筒、折線溜筒、螺旋溜筒等形式（見圖1）。按照溜筒的組成材料分類，主要可分為鋼制溜筒、陶瓷溜筒、布袋溜筒等形式（見圖2）。按照環保要求分類，主要可分為無除塵溜筒、灑水或水霧除塵溜筒、負壓除塵溜筒等形式（見圖3）。按照裝載平艙要求分類，主要可分為非拋料溜筒、拋料鏟自動拋料溜筒、投擲機強制拋料溜筒等形式（見圖4）。

圖2 按照溜筒的組成材料分類

圖3 按照環保要求分類

圖4 按照裝載平艙要求分類

2 不同種類溜筒的技術特點

2.1 不同幾何形狀的溜筒

1）導料板 該類型溜筒也可稱為無實體溜筒，僅靠導料板調整角度，將物料由裝船機臂架拋射至船艙。該類型溜筒因具有自由拋料的特點，使初始裝載時司機不易控制落料點位置，適用于小型敞口駁船或艙口較大的大型船舶。其不具備平倉和緩沖功能，適用于裝載密度較大的礦石類散料裝載，如鐵礦石等。因物料自裝船機臂架拋射后即暴露在船艙外部，環保性能不高，優點是不必考慮溜筒堵料問題，裝載效率高，后期維護量小。

2）直溜筒 該類型溜筒主要是相對折線、螺旋溜筒而言，是指單節固定、不可調整長度的溜筒，也是最常見的溜筒之一，廣泛應用于礦石、煤炭、水泥、沙石、糧食、化肥等散裝物料的裝載。該類型溜筒通常配有擺動機構，可使溜筒在裝船機臂架俯仰過程中保持豎直，筒體下部可根據平艙要求配備拋料鏟。其缺點是溜筒長度不能改變，設計時需充分考慮溜筒進入船艙的尺寸，以及裝船機在移艙過程中溜筒與船體的相對位置。

3）伸縮溜筒 伸縮溜筒是最常見的溜筒形式之一，適用于大多數散裝物料的裝載，其特點是溜筒長度可調節，能滿足大型船舶高水位空載、低水位滿載情況下船體高度落差大的工況使用。在工作時，溜筒出口盡量貼近船艙底部，可有效降低粉塵的外溢。溜筒伸縮機構通常由卷揚機組成，各伸縮節筒體內部設置定位滑道，保證各筒節伸縮自如。溜筒底部也可配置拋料鏟，用于有平艙需要的物料裝載。

4）折線溜筒 折線溜筒通常由鋼絲繩驅動折疊各折線段，以達到溜筒伸縮的目的。其折線角度可降低物料沖擊載荷，適用于有緩沖要求的物料裝載，可降低物料的破損，與螺旋溜筒相比可縮短溜筒的整體高度，為裝船機避讓運輸船提供了便利條件，但對于流動性差的物料不適用。

5）螺旋溜筒 該類型溜筒主要用于糧食、飼料、化肥、以及袋包等散裝、袋裝物料的裝載。其螺旋角有效降低了物料下降速度，對流動性好、有防破損要求的物料特別適用。缺點是螺旋溜筒長度固定，不能伸縮，在裝船機方案設計時，需考慮溜筒長度與裝船、移艙、避船等相關工況的匹配性。

2.2 不同材質的溜筒

1）鋼制溜筒 鋼制溜筒適用于絕大多數散裝物料，溜筒筒體內部可根據所輸送物料的硬度和磨損性配置不同物理特性的耐磨襯板，如礦石等可配置耐磨鋼、堆焊板等類型的襯板，煤炭等可配置耐磨鋼、陶瓷等類型的襯板，糧食、飼料、化肥等可配置不銹鋼、高分子材料等類型的襯板。

2）陶瓷溜筒 該類型溜筒通常為多個小型陶瓷錐筒由鋼絲繩串聯組成，溜筒可伸縮，溜筒外部按照環保要求可配置帆布外套。各錐筒相互嵌套，使所輸送的物料在下落時形成折線輸送路徑，在各錐筒壁間緩沖，可稱為折線錐形溜筒（見圖5），同時該類型溜筒也可制成使物料不走折線的形式，可稱為直線錐形溜筒（見圖6）。這2種溜筒在相同輸送條件下，當溜筒最大伸長量一致時，無折線形式的溜筒其收縮后長度相對更小，質量更輕，錐筒磨損率更低。

圖5 折線錐形溜筒

圖6 直線錐形溜筒

3）布袋溜筒 該類型溜筒通常用于飼料、面粉、化肥等磨損率小的物料，溜筒下部通常配有橡膠擋塵簾，工作時擋塵簾覆蓋在物料表面，可有效阻擋粉塵擴散。因其組件材質柔軟，溜筒局部可隨物料的堆高而升高，通常其下部配有料堆高度感應開關，溜筒伸縮機構會隨開關的動作而將溜筒縮短，以達到溜筒隨料堆升高而自動縮短的目的。

3 溜筒組件

3.1 溜筒的組成

如圖7所示，常見的伸縮溜筒主要包括接料斗、溜筒擺動機構、溜筒回轉機構、溜筒伸縮機構、溜筒筒體、拋料鏟和拋料鏟擺動機構等部件。其中，接料斗與裝船機臂架頭部溜槽鉸接，用于承接臂架帶式輸送紅軍輸送過來的物料；溜筒筒體為溜筒的主要結構件；溜筒擺動機構常采用液壓缸、電液推桿驅動，用于保證溜筒隨裝船機臂架俯仰動作時保持豎直，或調整溜筒至特定角度裝卸物料，也用于裝船機不工作時鎖定溜筒。溜筒伸縮機構常用電動卷揚機驅動，用于調整溜筒的工作長度。拋料鏟擺動機構通常由液壓缸或電液推桿驅動，用于調整拋料鏟拋料角度，進行平艙作業。溜筒回轉機構與拋料鏟配套使用，用于旋轉拋料鏟，溜筒回轉機構的位置可布置于溜筒上部，使溜筒整體轉動，也可布置在下方，只轉動拋料鏟。

圖7 伸縮溜筒

3.2 溜筒組件

1）拋料系統 如圖8所示，常見的溜筒拋料系統有固定角度拋料、可調角度拋料、投擲機拋料等形式。

圖8 拋料形式

①固定角度拋料 該類型拋料系統應用相對較少，其主要用于硬度小、磨損性低的物料，物料流動性差，需采用拋料的形式裝載，固定角度的拋料鏟維護量少，但磨損量相對較大。

②可調角度拋料 是一種應用最為廣泛的拋料系統，大多數礦石、煤炭、化肥、硫磺等均可采用，裝船機正常工作時很少使用拋料功能，待需要平艙時，拋料鏟調整拋料角度用于平艙作業。

③投擲機拋料 主要用于流動性極差的散裝物料及袋包等物料，如木片、散糖裝船通常需采用投擲機。值得注意的是，螺旋溜筒通常溜筒下部會配置投擲機拋料系統，另外投擲機也可用于堆場堆料機。

2）除塵系統 除塵系統大體可分為無動力除塵、水霧除塵、干式除塵等形式。

①無動力除塵 又可分為裙邊防塵（見圖9a）和夾層套管除塵（見圖9b）。該類型除塵系統用于粉塵相對較少的物料，如顆粒飼料、散糖等；溜筒工作時，溜筒底部的裙邊覆蓋在料堆表面阻擋粉塵外溢（見圖9c）。裙邊防塵升級版是在溜筒底部設置裙邊的基礎上再增設溜筒夾層。以陶瓷溜筒為例，溜筒底部設置裙邊，并在其套筒外部設置防塵套管，使溜筒與套管間形成夾層（見圖9b）。當物料下降時，溜筒主通道間氣流在物料帶動下流速加快，夾層間氣流相對較低，根據伯努利原理，2層間產生空氣壓力差，粉塵被壓制在主通道內，以達到除塵的效果。

圖9 無動力除塵系統

②水霧除塵 按照水霧顆粒度大小可分為灑水除塵、水霧除塵、干霧除塵等形式，其共同特點是需噴水達到除塵的效果，主要用于礦石、煤炭等不懼水的散裝物料。水霧除塵主要由供水系統、儲水系統、加壓系統、空壓機系統（純灑水系統除外）、噴水系統、控制系統等組成，其中供水系統主要有水纜卷盤供水、儲水槽供水、水栓供水等形式；噴水系統主要有噴嘴噴水、霧炮噴水（見圖3b）等形式。當冬季采用水霧除塵系統時，整個除塵系統常采用電伴熱做系統保溫。

③干式除塵 此類除塵系統主要用于不可沾水的散裝物料，如糧食、水泥、散糖等。干式除塵主要有集中負壓除塵（見圖3c）和單點布袋除塵（見圖10）2種形式，其中集中負壓除塵系統需要布置較復雜的除塵管路，整體驅動系統耗能較大。

圖10 單點布袋除塵

3）溜筒擺動系統 常見的溜筒擺動系統僅用于維持溜筒在裝船過程中保持直立狀態和非工作時鎖定溜筒，也有部分裝船機為達到最大程度的平艙裝船效果，需要在裝船作業時傾斜溜筒。溜筒擺動系統大體可分為鋼絲繩擺動系統和液壓擺動系統2種，其中鋼絲繩擺動系統是設置一套溜筒擺動鋼絲繩補償纏繞系統（見圖11），利用臂架俯仰帶動溜筒擺動，以達到溜筒始終豎直的

圖11 溜筒擺動鋼絲繩補償纏繞系統

目的；液壓擺動系統通過設置在溜筒上部的液壓缸驅動，可實現單平面擺動（見圖12a）和立體擺動（見圖12b）。

上述單平面擺動溜筒與弧形溜筒整體回轉組合時，可實現擺動加回轉（見圖12c）功能，也可實現立體擺動的目的。

圖12 溜筒擺動系統

4 總結

通過對各類型的溜筒及其組件進行分析、比較，研究了各類型溜筒的適用范圍。為裝船機溜筒的選用、設計提供參考。

各類型溜筒間可相互借鑒、各組件間也可相互組合，例如：伸縮溜筒下部配備拋料鏟、溜筒回轉機構，可以通過溜筒伸縮、回轉、拋料來調整落料的位置和高度，實現很好的平艙作業要求，適應不同船型。在裝船機溜筒設計時，可按照所裝載物料的物理特性、碼頭水文、裝載船舶吃水等情況選擇最合適、可靠、先進的溜筒。