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1、武武 汉汉 理理 工工 大大 学学胡吉全胡吉全20132013年年1212月月现代港口起重机械的发展现代港口起重机械的发展及其新技术应用及其新技术应用 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
2、 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 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 起起重重机机提提高高效效率率的的一一个个重重要要途途径径就就是是提提高高工工作作机机构构的的速速度，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。通通用用门门座座起起重重机机
3、的的起起升升速速度度可可达达090m/min090m/min、变变幅幅0100m/min0100m/min、回转、回转02.5rpm02.5rpm。岸岸边边集集装装箱箱桥桥式式起起重重机机重重载载起起升升速速度度可可达达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起起重重机机工工作作速速度度的的提提高高对对起起重重机机的的设设计计、机机电电配配套套件件、钢钢结结构构等等带带来来非非常常高高的的要要，因因此此速速度度的的是是有有限限的的，必必须须综综合合考虑。考虑。一、港口起重机的高效化一、港口
4、起重机的高效化2 2）起重量大型化）起重量大型化 在在保保持持每每小小时时一一定定的的工工作作循循环环次次数数情情况况下下，增增加加每每次次作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起起重重量量的的增增加加会会带带来来起起重重力力矩矩的的增增加加，由由此此对对起起重重机机钢钢结结构、机电设备、码头承载能力等带来相应的影响。构、
5、机电设备、码头承载能力等带来相应的影响。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；集集装装箱箱桥桥式式起起重重机机运运用用AGVAGV小小车车导导引引、激激光光雷雷达达立立体体扫描配合作业，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 一、港口起重机的
6、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港口口装装卸卸机机械械作作业业的的自自动动化化在在专专用用机机械械上上容容易易实实现现，对对于于通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 二、港口起重机的智能化二、港口起重机的智能化 智智能能化化是是现现代代起起重重机机向向更更高高阶阶段段发发展展的的必必然然结结果果，是是现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。智智能能化化的的发发展
7、展不不仅仅大大幅幅提提高高了了起起重重机机械械的的工工作作效效率率，同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。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 起起重重机机在在工工作作过过程程中中是是通通过过多多个个工工作作机机构构的的协协调调动动作作而而完完成成某某确确定定的的任任务务，其其工工作作效效率率的的提提高高并并非非由由某某单单一一工工作作机机构构定定，而而是是要要求求多多机机构构的的合合理理协协调调，达达到到在在共共同同工工作作情情况况下下的的效效率率提提高高和和安安全全可可靠靠。智智能能化化的的
8、现现代代起起重重机机各各工工作作机机构构的的运运行行可可以以根根据据外外部部条条件件的的变变化化进进行行实实施施调调整整，通通过过对对各各机机构构工工作作状状态态和和外外部部工工作作条条件件的的信信号号信信息息进进行行实实时时检检测测、收收集集、传传递递和和处处理理，形形成成最最优优的的控控制方案。制方案。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。智智能能故故障障诊诊断断系系统统可可以以将将工工作作过过程程中中的的各各种种故故障障信信息息通通过过传传感感装装置置进进行行收收集集，经
9、经PLCPLC处处理理后后进进行行分分类类、判判断断、显显示示、报警以及提出处理建议等。报警以及提出处理建议等。智智能能故故障障诊诊断断系系统统同同时时具具有有记记录录、统统计计、分分析析等等功功能能，同时还具有扩展性。同时还具有扩展性。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 金金属属结结构构的的智智能能监监控控既既可可以以实实时时控控制制结结构构的的工工作作状状态态，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。目目前前采采用用光光传传感感、远远程程监监控控等等技技术术对对结结构构进进行行监监控控，可可以保持与
10、结构同样长的工作寿命。以保持与结构同样长的工作寿命。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 具具有有智智能能保保护护功功能能安安全全装装置置可可以以大大大大提提高高起起重重机机工工作作的的安安全全性性能能。港港口口起起重重机机由由于于大大多多在在沿沿海海、沿沿江江地地区区，受受各各种种自自然然环环境境的的影影响响较较大大，如如台台风风、雷雷暴暴、高高温温、冰冰雪雪、盐盐雾雾等等都都会会造造成成起起重重机机工工作作的的不不安安全全。另另外外港港口口作作业业也也有有超速、超载等情况。超速、超载等情况。安安全全装装置置智智能能保保护护系系统统可可将将所
11、所有有保保护护装装置置统统一一封封闭闭管管理理，根根据据起起重重机机工工作作时时的的安安全全状状况况实实时时自自动动控控制制安安全全装装置置的动作，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。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 大大型型化化在在某某种种程程度度上上也也是是为为了了适适应应高高效效率率的的装装卸卸作作业业和和船舶的大型化。船舶的大型化。如如世世界界航航运运巨巨头头马马士士基基正正在在打打造造1.81.8万万TEUTEU集集装装箱箱船船，我我国国也也自自主主研研究究制制造造4040万万吨吨级
12、级的的散散货货船船，要要装装卸卸如如此此大大的的船船舶舶，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。目目前前这这种种趋趋势势在在其其他他装装卸卸设设备备上上也也体体现现的的非非常常明明显显，代代表了大型化的发展方向。表了大型化的发展方向。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 二二十十一一世世纪纪是是面面向向海海洋洋的的时时代代，大大量量的的海海洋洋工工程程施施工工要要求求超超乎乎寻寻常常的的大大型型海海洋洋起起重重装装备备，目目前前上上海海振振华华重重工工制制造造了了起起重重量量7500t7500t的的全全回回转转浮浮
13、式式起起重重机机，为为韩韩国国三三星星制制造造的的起起重重量量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。随随着着海海洋洋开开发发的的不不断断需需求求，将将会会有有更更多多更更大大型型的的起起重重设设备相继诞生。备相继诞生。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 随随着着我我国国经经济济的的快快速速发发展展，大大型型的的工工程程建建设设项项目目对对起起重重机机械械的的起起重重能能力力要要求求越越来来越越大大，为为满满足足大大型型石石化化、核
14、核电电、风风电电、造造船船等等工工程程的的施施工工需需要要，已已开开发发出出起起重重量量500t500t以以上上的的门门座座起起重重机机，起起重重量量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。这这些些起起重重机机械械已已表表现现出出良良好好的的工工程程适适应应性性，成成为为大大型型工工程程施施工工中不可缺少的重要装备。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 四、港口起重机的节能减排四、港口起重机的节能减排 能能量量的的合合理理利利用用关关系系
15、到到国国家家经经济济能能否否持持速速发发展展，设设备备的的排放严重影响环境的保护。排放严重影响环境的保护。起起重重机机作作为为一一种种典典型型的的位位能能性性负负载载机机械械，工工作作过过程程中中能能量量的的消消耗耗和和释释放放特特点点非非常常突突出出，最最具具能能量量回回收收价价值值，其其节节能能的意义重大而深远。的意义重大而深远。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 起起重重机机的的起起升升机机构构起起吊吊货货物物时时需需供供给给能能量量，实实现现货货物物垂垂直直方方向向的的上上升升位位移移，当当下下放放货货物物时时，起起升升过过程程储
16、储存存的的位位能能将将会会释释放放，如如何何回回收收这这部部分分再再生生能能量量进进行行再再利利用用，是是起起重重机机节节能问题研究的关键。能问题研究的关键。起起重重机机的的能能量量回回收收有有多多重重途途径径，可可以以通通过过逆逆变变装装置置将将再再生生能能量量回回馈馈电电网网，也也可可以以通通过过电电容容、电电池池进进行行储储存存，也也可可以以通通过过飞飞轮轮的的惯惯性性进进行行储储存存等等，目目前前回回馈馈电电网网的的问问题题容容易易实实现现，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。四、港口起重机的节能减排四、港口起重机的节能减排2
17、 2）起重机能源的代替）起重机能源的代替 现现代代港港口口起起重重机机能能源源替替代代的的方方法法很很多多，应应根根据据不不同同情情况况选选用用。如如国国内内大大量量集集装装箱箱码码头头堆堆场场正正在在推推行行的的油油改改电电，可可大大幅幅度度节节约约运运营营成成本本。油油气气混混合合动动力力也也是是一一种种能能源源的的替替代代。这这些些方方法法不不仅仅可可以以减减少少昂昂贵贵燃燃料料的的使使用用，也也可可以以减减少少工工作作场场所所二氧化碳气体的排放。二氧化碳气体的排放。五、港口起重机设计现代化五、港口起重机设计现代化 现现代代设设计计方方法法的的应应用用不不仅仅大大大大提提高高了了设设计计
18、速速度度，同同时时也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 得得益益于于计计算算机机技技术术的的飞飞速速发发展展，现现代代设设计计方方法法大大量量运运用用在在港港口口起起重重机机的的设设计计中中，特特别别是是计计算算机机绘绘图图和和结结构构分分析析的的应应用用，彻彻底底改改变变了了传传统统的的起起重重机机设设计计方方法法，如如：动动态态设设计计、虚虚拟拟设设计计、仿仿真真设设计计、可可靠靠性性设设计计等等等等的的运运用用使使得得现现代代数数字字化化设设计计成成为为可可能能，真真正正实实现现了了起起重重机机设设计计由由纸纸质质设设计计向向无无纸纸
19、化化设计、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。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 数数字字化化设设计计是是现现代代设设计计的的必必然然发发展展方方向向，其其全全部部的的设设计计工工作作将将会会在在一一定定的的设设计计平平台台上上进进行行，它它将将方方案案设设计计、机机构构设设计计、结结构构设设计计、电电气气设设计计、辅辅助助机机构构设设计计、机机构构计计算算、结结构构分分析析、三三维维建建模模、工工程程图图形形生生成成、装装配配分分析析、设设计计修修改改等等多多种种设设计计工工作作集集成成于于一一体体，最最后后通通过过直直接接与与加加工工设设备备通通信信，实实现数字化制造。现数字化制造。谢谢 谢谢！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