螺旋卸煤機在散貨碼頭中的應用分析

陳鴻鑫 朱錢軍

（1.國家能源集團宿遷發電有限公司，宿遷 223803；2.浙江天新智能研究院有限公司，杭州 310030）

1 螺旋卸煤機概述

散貨碼頭作業是保障供應鏈暢通的重要環節。螺旋卸煤機（見圖1）作為一種常用的裝卸設備，得到越來越廣泛的應用。

圖1 螺旋卸煤機

1.1 結構組成

HXXM500B 型軌移式卸煤機是可以在軌道上移動的卸煤裝備，由垂直螺旋輸送機、水平螺旋輸送機、卸料裝置、水平臂、拉桿、配重、托架、液壓站、門機、電氣控制及附屬設備部件（如除塵器、卸料小車）等組成。利用垂直螺旋輸送機與水平螺旋輸送機的管狀結構和高效輸送功能，將其與可作三維運動的臂架設計成一個在軌道上行走的整體，通過操作移動控制盒的手柄，使取料器跟蹤物料位置，自動將船艙內煤炭卸運到岸上的輸送系統[1]。螺旋卸煤機結構如圖2所示。

圖2 螺旋卸煤機結構

1.2 運行方式

HXXM500B 型軌移式卸煤機在工作時，物料的流動方式如下：取料器帶有3 個進口，在旋轉的同時會伸入煤炭內部，將周邊松散的煤炭帶入腔內，并進行一定程度的壓實。伸入取料器腔內的垂直螺旋軸會以適當的速度旋轉，將煤炭提升到垂直輸送機上的螺旋段。煤炭從出料口出來后，與水平輸送機的密封進料口相連，一同進入水平輸送機。

到達水平輸送機的煤炭會被輸送到回轉塔上的卸料裝置，然后利用煤炭自身重力，通過回轉臺腹內的斜置溜管進入門機立柱腹內的旋轉密封出料口，這個出料口與皮帶輸送機的進料小車相連。整個物料輸送過程都采用了密封方式，可以確保物料在輸送過程中不會有粉塵逸出，從而滿足環保的要求。

2 螺旋卸煤機在散貨碼頭作業中的優勢

2.1 高效性和靈活性

螺旋卸煤機在散貨碼頭作業中具有高效性和靈活性，能夠以較快的速度將煤炭從船艙或貨場中卸出，大幅提高了碼頭的作業效率[2]。無論是煤炭的種類還是粒度，螺旋卸煤機都能夠適應。良好的通用性和靈活性，使其成為散貨碼頭卸煤作業中不可或缺的重要設備之一。

與傳統的卸煤方式相比，螺旋卸煤機的高效性尤為突出，作業平均效率可以達到70%～75%，比其他類型的卸煤機高出10%～15%。第一，螺旋卸煤機配置高效的煤炭專用取料器，能夠保持恒定的物料抓取能力。第二，物料的接卸和輸送是連續的過程，設備空置率小。第三，與斗輪式、鏈斗式、抓斗式相比，專用取料器外形尺寸小，清艙剩余量少，余料厚度大約為250 mm，可以大大縮短清倉時間。

此外，螺旋卸煤機的靈活性使其在不同的作業環境中表現出色。它可以根據煤炭的特性和碼頭的布局進行調整，以適應不同的船艙或貨場結構。無論是大型散貨船還是小型貨輪，螺旋卸煤機都能夠高效完成卸煤任務。

2.2 節能和環保

與其他卸煤方式相比，螺旋卸煤機在節能和環保方面具有明顯的優勢。一方面，螺旋卸煤機的整個煤炭輸送機系統是完全密閉的，卸煤過程中不會發生物料泄漏，同時嚴格控制粉塵影響，可以達到港口行業及國家環保標準。在所有連續式卸煤機中，螺旋式卸煤機的環保效果最好。由于螺旋卸煤機物料輸送的連續性，易于實現從取料端到出料端的全程閉環控制和自動調節，使卸船機始終處于最佳工況，最大限度減少了無功能量損耗。相比之下，傳統的卸煤方式可能需要更多的能源來驅動機械設備或人力作業，造成能源浪費。另一方面，螺旋卸煤機的使用可以降低噪聲污染[3]。傳統的卸煤方式可能會產生較大的噪聲，而螺旋卸煤機的電動驅動方式相對比較安靜，減少了對周圍環境和居民的干擾。

2.3 降低勞動強度和人力成本

螺旋卸煤機的使用能夠顯著降低勞動強度和人力成本。它采用機械化作業的方式，將人工參與卸煤的工作量降到最低。工人只需要操作卸煤機的控制系統，無須進行繁重的體力勞動，從而減輕了勞動強度，降低了工作疲勞度。由于螺旋卸煤機的卸煤效率較高，可以減少人力投入。相比傳統的卸煤方式，螺旋卸煤機能夠更快地完成卸煤任務，減少了作業時間和人力需求。這意味著可以在不增加人力資源的情況下，提高卸煤作業的產量和效率。通過降低勞動強度和人力成本，螺旋卸煤機為碼頭運營帶來了諸多好處。它不僅提高了工作效率，還降低了工人的身體負擔，提高了工作的安全性和舒適性，降低了企業的運營成本。

3 螺旋卸煤機在散貨碼頭作業中的限制

3.1 物料適應性和裝卸能力限制

螺旋卸煤機在散貨碼頭作業中存在一定的物料適應性和裝卸能力限制。它適用于粒度適中、流動性較好的散貨物料，如煤炭、礦石等，但是對于粒度較大、黏性較強或易結塊的物料，卸煤效果可能會受到影響[4]。例如，螺旋卸煤機可能無法有效輸送和卸載大粒度的礦石，因為大粒度的物料可能會卡在螺旋葉片之間，影響卸煤的流暢性。對于黏性較強的物料，如黏土或濕煤炭，可能會積聚在螺旋葉片上，導致卸煤速度減慢或出現堵塞。

此外，螺旋卸煤機的裝卸能力存在一定的限制，其卸煤速度和吞吐量受旋轉速度、螺旋直徑和長度等因素的影響。在處理大量散貨時，可能需要多臺螺旋卸煤機同時作業，或者結合其他卸煤設備來提高裝卸能力。例如，可以使用輸送帶將物料從碼頭直接輸送到堆場，或者使用門式起重機等設備進行裝卸作業，以提高整體的裝卸效率。還可以根據具體情況對螺旋卸煤機進行改進和優化，如增加螺旋的直徑和長度、提高旋轉速度、采用雙螺旋結構等，以提高其裝卸能力和適應性。

3.2 設備維護和故障率問題

螺旋卸煤機在運行過程中需要定期進行設備維護和保養，包括對螺旋等部件的檢查、潤滑和更換，以確保能夠正常工作。設備維護不當或忽視保養可能導致故障率增加，影響卸煤作業的連續性和效率。例如，對螺旋的檢查應包括檢查螺旋葉片的磨損情況、螺旋軸的直線度以及螺旋軸承的潤滑情況。螺旋卸煤機在長期使用過程中可能會出現部件磨損等問題，需要及時進行維修和更換。例如，由于取料器長期在煤層中作業，對于驅動取料器的動力裝置有較高的要求。傳統的取料器驅動一般采用電機加減速機或液壓馬達加減速機結構，而減速機一直是故障多發部位，容易出現各種問題，如發熱、漏油、油封及軸承破損、齒輪接觸部位疲勞磨損嚴重、卡滯異響等。

3.3 空間要求和規劃問題

螺旋卸煤機在散貨碼頭的布置和規劃方面也存在一定限制，安裝時需考慮卸煤機本身的占地面積、進出料口的位置以及與其他設備的連接通道等。在碼頭空間有限的情況下，布置螺旋卸煤機可能會面臨空間緊張的問題。例如，在一些小型散貨碼頭或碼頭區域有限的情況下，可能無法提供足夠的空間來安裝和操作螺旋卸煤機，導致設備布局不合理，影響卸煤作業的效率和流暢性。

此外，螺旋卸煤機的布置需要考慮與其他碼頭設備的協同作業，如輸送帶、堆取料機等。合理的規劃和布局可以提高整個碼頭作業的效率和流暢性，但是在規劃過程中需要充分考慮各種因素，以避免設備之間的沖突和干擾。例如，在布置螺旋卸煤機時，需要考慮與輸送帶的連接，確保物料能夠順利從卸煤機輸送到輸送帶上。同時，需要考慮與堆取料機的協同作業，確保卸煤作業與堆料和取料作業協調進行。

4 螺旋卸煤機的改進建議

4.1 技術改進和優化設備

為了提高螺旋卸煤機的性能和效率，可以考慮進行技術改進和設備優化。例如，采用更先進的控制系統，實現自動化操作和智能化控制，以提高卸煤的精度和速度。優化螺旋的結構和尺寸，提高其輸送能力和耐磨性，減少故障發生的概率。例如，采用目前先進的永磁電機變頻直聯的驅動方式，取消減速機。由于永磁電機驅動扭矩大、轉速低且易于變頻調速，電機本身無滑環等易損結構，體積小，效率高，可以大大提高取料器的可靠性。永磁電機帶有控制器，用于驅動及保護電機。另外，可以優化螺旋的結構和尺寸，以提高其輸送能力和耐磨性。例如：采用更大直徑的螺旋，可以提高輸送能力；采用耐磨材料制造螺旋葉片，可以減少磨損，延長設備壽命。引入先進的檢測技術，如激光測距、超聲波檢測等，也可以實時監測物料的流量、粒度分布等參數。這些技術可以幫助操作人員及時了解物料的狀態，以便調整卸煤速度和螺旋的旋轉速度，保證設備穩定運行。

4.2 加強維護和保養管理

為了降低設備的故障率，需要加強對螺旋卸煤機的維護和保養管理，制定詳細的維護計劃，包括定期檢查、清潔、潤滑和更換易損件等。重點監控設備的關鍵部件，及時發現并處理潛在的故障隱患，建立完善的設備檔案，記錄設備的維護歷史和故障情況，以便進行追溯和分析。同時，應培訓專業的維護人員，提高他們的技能水平和責任心，確保設備的維護工作得到有效執行[5]。

4.3 完善培訓和操作規范

為了提高操作人員的技能水平和安全意識，需要完善培訓和操作規范。制定詳細的操作手冊，明確操作流程和注意事項，讓操作人員了解設備的性能和特點，掌握正確的操作方法。還應定期組織培訓課程，加強對操作人員的技能培訓和安全教育。通過實際操作演練和案例分析，讓操作人員熟悉應急處理措施，提高他們的應對能力。此外，需要建立嚴格的操作規范和考核制度，監督和評估操作人員的工作，確保其遵守規定，規范操作，減少人為因素對設備的影響。

5 結語

螺旋卸煤機在散貨碼頭作業中展現出顯著的優勢和潛力，但是也存在一些限制。通過不斷的改進和優化，可以提高其性能和可靠性，以滿足日益增長的散貨碼頭物流需求，實現高效、可持續發展的作業模式。