现代港口起重机的发展及其新技术应用

20132013年年1212月月2021/8/62 现代港口起重机械的发展现代港口起重机械的发展现代港口起重机械的发展特点：现代港口起重机械的发展特点：高效化高效化 智能化智能化 大型化大型化 能源节约化能源节约化 设计现代化设计现代化2021/8/63一、港口起重机的高效化一、港口起重机的高效化国外：国外：港口矿石卸船效率达港口矿石卸船效率达6000t/h6000t/h 煤炭卸船效率达煤炭卸船效率达5600t/h5600t/h 国内：国内：港口矿石抓斗卸船效率达港口矿石抓斗卸船效率达3500t/h3500t/h 链斗卸船效率达链斗卸船效率达3800t/h3800t/h 集装箱卸船效率达集装箱卸船效率达80TEU/h80TEU/h国内正在研制：国内正在研制：18000t/h 18000t/h的斗轮堆起料机的斗轮堆起料机 12000t/h 12000t/h的装船机的装船机 5000t/h 5000t/h的抓斗卸船机的抓斗卸船机2021/8/64 一、港口起重机的高效化一、港口起重机的高效化1 1）工作机构高速化）工作机构高速化 起重机提高效率的一个重要途径就是提高工作机构的速起重机提高效率的一个重要途径就是提高工作机构的速度，减少工作循环时间，增加循环次数。度，减少工作循环时间，增加循环次数。通用门座起重机的起升速度可达通用门座起重机的起升速度可达090m/min090m/min、变幅、变幅0100m/min0100m/min、回转、回转02.5rpm02.5rpm。岸边集装箱桥式起重机重载起升速度可达岸边集装箱桥式起重机重载起升速度可达90m/min90m/min、空、空载载180m/min180m/min，小车运行速度最高达，小车运行速度最高达350m/min350m/min。u起重机工作速度的提高起重机工作速度的提高对起重机的设计、机电配套件、钢对起重机的设计、机电配套件、钢结构等带来非常高的要结构等带来非常高的要，因此速度的是有限的，必须综合，因此速度的是有限的，必须综合考虑。考虑。2021/8/65 一、港口起重机的高效化一、港口起重机的高效化2 2）起重量大型化）起重量大型化 在保持每小时一定的工作循环次数情况下，增加每次作在保持每小时一定的工作循环次数情况下，增加每次作业的起重量也是提高工作效率非常有效的方法。业的起重量也是提高工作效率非常有效的方法。目前用于码头作业的港口起重机额定起重量：目前用于码头作业的港口起重机额定起重量：散货绳索抓斗作业：散货绳索抓斗作业：75t75t 散货电动抓斗作业：散货电动抓斗作业：90t90t 集装箱吊具作业：集装箱吊具作业：92t92tu起重量的增加会带来起重力矩的增加，由此对起重机钢结起重量的增加会带来起重力矩的增加，由此对起重机钢结构、机电设备、码头承载能力等带来相应的影响。构、机电设备、码头承载能力等带来相应的影响。2021/8/66 一、港口起重机的高效化一、港口起重机的高效化3 3）工作运行过程自动化）工作运行过程自动化 自动化可以大幅提高起重机的工作效率。自动化可以大幅提高起重机的工作效率。桥式抓斗卸船机可以实现半自动操作；桥式抓斗卸船机可以实现半自动操作；集装箱桥式起重机运用集装箱桥式起重机运用AGVAGV小车导引、激光雷达立体小车导引、激光雷达立体扫描配合作业，基本可以实现自动化操作；扫描配合作业，基本可以实现自动化操作；堆场作业的集装箱轨道龙门起重机全可实现全自动化作业；堆场作业的集装箱轨道龙门起重机全可实现全自动化作业；全自动化双小车岸桥全自动化双小车岸桥2021/8/67 一、港口起重机的高效化一、港口起重机的高效化 堆场集装箱轨道龙门起重机可实现全自动化作业堆场集装箱轨道龙门起重机可实现全自动化作业港口装卸机械作业的自动化在专用机械上容易实现，对于通港口装卸机械作业的自动化在专用机械上容易实现，对于通用装卸机械目前还比较困难，有待进一步研究。用装卸机械目前还比较困难，有待进一步研究。上海港全自动化空箱集装箱堆场上海港全自动化空箱集装箱堆场2021/8/68 二、港口起重机的智能化二、港口起重机的智能化 智能化是现代起重机向更高阶段发展的必然结果，是现智能化是现代起重机向更高阶段发展的必然结果，是现代智能高科技在港口起重机械中应用的体现。代智能高科技在港口起重机械中应用的体现。智能化的发展不仅大幅提高了起重机械的工作效率，同智能化的发展不仅大幅提高了起重机械的工作效率，同时为起重机安全可靠的工作提供了有效的保障。时为起重机安全可靠的工作提供了有效的保障。2021/8/69 二、港口起重机的智能化二、港口起重机的智能化1 1）工作机构智能控制）工作机构智能控制 起重机在工作过程中是通过多个工作机构的协调动起重机在工作过程中是通过多个工作机构的协调动作而完成某确定的任务，其工作效率的提高并非由某单作而完成某确定的任务，其工作效率的提高并非由某单一工作机构定，而是要求多机构的合理协调，达到在共一工作机构定，而是要求多机构的合理协调，达到在共同工作情况下的效率提高和安全可靠。智能化的现代起同工作情况下的效率提高和安全可靠。智能化的现代起重机各工作机构的运行可以根据外部条件的变化进行实重机各工作机构的运行可以根据外部条件的变化进行实施调整，通过对各机构工作状态和外部工作条件的信号施调整，通过对各机构工作状态和外部工作条件的信号信息进行实时检测、收集、传递和处理，形成最优的控信息进行实时检测、收集、传递和处理，形成最优的控制方案。制方案。2021/8/610 二、港口起重机的智能化二、港口起重机的智能化2 2）故障信息实时检测）故障信息实时检测 起重机的故障包括机械和电气等方面。起重机的故障包括机械和电气等方面。智能故障诊断系统可以将工作过程中的各种故障信息通智能故障诊断系统可以将工作过程中的各种故障信息通过传感装置进行收集，经过传感装置进行收集，经PLCPLC处理后进行分类、判断、显示、处理后进行分类、判断、显示、报警以及提出处理建议等。报警以及提出处理建议等。智能故障诊断系统同时具有记录、统计、分析等功能，智能故障诊断系统同时具有记录、统计、分析等功能，同时还具有扩展性。同时还具有扩展性。2021/8/611 二、港口起重机的智能化二、港口起重机的智能化3 3）金属结构智能监控）金属结构智能监控 金属结构的智能监控既可以实时控制结构的工作状态，金属结构的智能监控既可以实时控制结构的工作状态，同时也可为结构的寿命评估收集第一手资料。同时也可为结构的寿命评估收集第一手资料。目前采用光传感、远程监控等技术对结构进行监控，可目前采用光传感、远程监控等技术对结构进行监控，可以保持与结构同样长的工作寿命。以保持与结构同样长的工作寿命。2021/8/612 二、港口起重机的智能化二、港口起重机的智能化4 4）安全装置智能保护）安全装置智能保护 具有智能保护功能安全装置可以大大提高起重机工作具有智能保护功能安全装置可以大大提高起重机工作的安全性能。港口起重机由于大多在沿海、沿江地区，受的安全性能。港口起重机由于大多在沿海、沿江地区，受各种自然环境的影响较大，如台风、雷暴、高温、冰雪、各种自然环境的影响较大，如台风、雷暴、高温、冰雪、盐雾等都会造成起重机工作的不安全。另外港口作业也有盐雾等都会造成起重机工作的不安全。另外港口作业也有超速、超载等情况。超速、超载等情况。安全装置智能保护系统可将所有保护装置统一封闭管安全装置智能保护系统可将所有保护装置统一封闭管理，根据起重机工作时的安全状况实时自动控制安全装置理，根据起重机工作时的安全状况实时自动控制安全装置的动作，可靠完成起重机的各种保护控制功能。的动作，可靠完成起重机的各种保护控制功能。2021/8/613 三、港口起重机的大型化三、港口起重机的大型化1 1）适应高效率的装卸作业）适应高效率的装卸作业 大型化在某种程度上也是为了适应高效率的装卸作业和大型化在某种程度上也是为了适应高效率的装卸作业和船舶的大型化。船舶的大型化。如世界航运巨头马士基正在打造如世界航运巨头马士基正在打造1.81.8万万TEUTEU集装箱船，我集装箱船，我国也自主研究制造国也自主研究制造4040万吨级的散货船，要装卸如此大的船舶，万吨级的散货船，要装卸如此大的船舶，必须有大型化的港口机械设备。必须有大型化的港口机械设备。目前这种趋势在其他装卸设备上也体现的非常明显，代目前这种趋势在其他装卸设备上也体现的非常明显，代表了大型化的发展方向。表了大型化的发展方向。2021/8/614 三、港口起重机的大型化三、港口起重机的大型化2 2）适应海洋工程的装卸作业）适应海洋工程的装卸作业 二十一世纪是面向海洋的时代，大量的海洋工程施工要二十一世纪是面向海洋的时代，大量的海洋工程施工要求超乎寻常的大型海洋起重装备，目前上海振华重工制造了求超乎寻常的大型海洋起重装备，目前上海振华重工制造了起重量起重量7500t7500t的全回转浮式起重机，为韩国三星制造的起重量的全回转浮式起重机，为韩国三星制造的起重量8000t8000t的起重船已交付使用，的起重船已交付使用，12000t12000t的起重船也正在开发之中。的起重船也正在开发之中。随着海洋开发的不断需求，将会有更多更大型的起重设随着海洋开发的不断需求，将会有更多更大型的起重设备相继诞生。备相继诞生。2021/8/615 三、港口起重机的大型化三、港口起重机的大型化3 3）适应大型建设工程的装卸作业）适应大型建设工程的装卸作业 随着我国经济的快速发展，大型的工程建设项目对起重机械随着我国经济的快速发展，大型的工程建设项目对起重机械的起重能力要求越来越大，为满足大型石化、核电、风电、造船的起重能力要求越来越大，为满足大型石化、核电、风电、造船等工程的施工需要，已开发出起重量等工程的施工需要，已开发出起重量500t500t以上的门座起重机，起重以上的门座起重机，起重量量4000t4000t的履带起重机，的履带起重机，20000t20000t的轨道龙门起重机。的轨道龙门起重机。这些起重机械已表现出良好的工程适应性，成为大型工程施这些起重机械已表现出良好的工程适应性，成为大型工程施工中不可缺少的重要装备。工中不可缺少的重要装备。2500t固定起重机固定起重机 1900t固定起重机固定起重机 3200吨级履带式起重机吨级履带式起重机2021/8/616 四、港口起重机的节能减排四、港口起重机的节能减排 能量的合理利用关系到国家经济能否持速发展，设备的能量的合理利用关系到国家经济能否持速发展，设备的排放严重影响环境的保护。排放严重影响环境的保护。起重机作为一种典型的位能性负载机械，工作过程中能起重机作为一种典型的位能性负载机械，工作过程中能量的消耗和释放特点非常突出，最具能量回收价值，其节能量的消耗和释放特点非常突出，最具能量回收价值，其节能的意义重大而深远。的意义重大而深远。2021/8/617 四、港口起重机的节能减排四、港口起重机的节能减排1 1）起重机的能量回收）起重机的能量回收 起重机的起升机构起吊货物时需供给能量，实现货物垂起重机的起升机构起吊货物时需供给能量，实现货物垂直方向的上升位移，当下放货物时，起升过程储存的位能将直方向的上升位移，当下放货物时，起升过程储存的位能将会释放，如何回收这部分再生能量进行再利用，是起重机节会释放，如何回收这部分再生能量进行再利用，是起重机节能问题研究的关键。能问题研究的关键。起重机的能量回收有多重途径，可以通过逆变装置将再起重机的能量回收有多重途径，可以通过逆变装置将再生能量回馈电网，也可以通过电容、电池进行储存，也可以生能量回馈电网，也可以通过电容、电池进行储存，也可以通过飞轮的惯性进行储存等，目前回馈电网的问题容易实现，通过飞轮的惯性进行储存等，目前回馈电网的问题容易实现，但对于流动类型的起重机，只能采取其他的回收方式。但对于流动类型的起重机，只能采取其他的回收方式。2021/8/618 四、港口起重机的节能减排四、港口起重机的节能减排2 2）起重机能源的代替）起重机能源的代替 现代港口起重机能源替代的方法很多，应根据不同情况现代港口起重机能源替代的方法很多，应根据不同情况选用。如国内大量集装箱码头堆场正在推行的油改电，可大选用。如国内大量集装箱码头堆场正在推行的油改电，可大幅度节约运营成本。油气混合动力也是一种能源的替代。这幅度节约运营成本。油气混合动力也是一种能源的替代。这些方法不仅可以减少昂贵燃料的使用，也可以减少工作场所些方法不仅可以减少昂贵燃料的使用，也可以减少工作场所二氧化碳气体的排放。二氧化碳气体的排放。2021/8/619 五、港口起重机设计现代化五、港口起重机设计现代化 现代设计方法的应用不仅大大提高了设计速度，同时也现代设计方法的应用不仅大大提高了设计速度，同时也大大提高了设计质量。大大提高了设计质量。1 1）现代设计方法的运用）现代设计方法的运用 得益于计算机技术的飞速发展，现代设计方法大量运用得益于计算机技术的飞速发展，现代设计方法大量运用在港口起重机的设计中，特别是计算机绘图和结构分析的应在港口起重机的设计中，特别是计算机绘图和结构分析的应用，彻底改变了传统的起重机设计方法，如：动态设计、虚用，彻底改变了传统的起重机设计方法，如：动态设计、虚拟设计、仿真设计、可靠性设计等等的运用使得现代数字化拟设计、仿真设计、可靠性设计等等的运用使得现代数字化设计成为可能，真正实现了起重机设计由纸质设计向无纸化设计成为可能，真正实现了起重机设计由纸质设计向无纸化设计、由二维设计向三位设计方向转变。设计、由二维设计向三位设计方向转变。2021/8/620 五、港口起重机设计现代化五、港口起重机设计现代化2 2）起重机的数字化设计）起重机的数字化设计 数字化设计是现代设计的必然发展方向，其全部的设计数字化设计是现代设计的必然发展方向，其全部的设计工作将会在一定的设计平台上进行，它将方案设计、机构设工作将会在一定的设计平台上进行，它将方案设计、机构设计、结构设计、电气设计、辅助机构设计、机构计算、结构计、结构设计、电气设计、辅助机构设计、机构计算、结构分析、三维建模、工程图形生成、装配分析、设计修改等多分析、三维建模、工程图形生成、装配分析、设计修改等多种设计工作集成于一体，最后通过直接与加工设备通信，实种设计工作集成于一体，最后通过直接与加工设备通信，实现数字化制造。现数字化制造。2021/8/621谢谢 谢谢！2021/8/622 现代港口起重机械新技术应用现代港口起重机械新技术应用现代港口起重机新技术应用专题现代港口起重机新技术应用专题 港口起重机远程智能监控技术港口起重机远程智能监控技术 港口起重机节能新技术港口起重机节能新技术 港口起重机数字化设计技术港口起重机数字化设计技术