1、引言
    全世界每年用遠(yuǎn)洋船運(yùn)輸水泥的總量約有1億噸，大約只占船運(yùn)散裝物料總量的3.5%。船運(yùn)散裝物料主要有鐵礦石、煤、糧食、鋁礬土和磷酸鹽。水泥和熟料運(yùn)輸中，只有450艘船自帶卸船機(jī)，而散裝運(yùn)輸船大約就有7100艘。正如運(yùn)輸費(fèi)率顯現(xiàn)的那樣，水泥量越大，運(yùn)輸成本效益比就越高。因此，陸地運(yùn)輸比不上海洋運(yùn)輸。然而，實(shí)際上船的規(guī)格受到海港深度不夠和碼頭資源不足的限制。
    圖l顯示了各級別非自卸水泥散裝運(yùn)輸船的數(shù)量，這些船要靠碼頭上的設(shè)備來卸料。小于10000載重噸位級（以下簡稱噸級）的船主要用于國內(nèi)和沿海地區(qū)的運(yùn)輸，大于10000噸級的船都用于遠(yuǎn)洋運(yùn)輸。現(xiàn)在大部分水泥是用25000～40000噸級的靈便型船和輕便型中最大的船（40000～55000噸級）來運(yùn)輸?shù)�。目前巴拿馬型船（55000～75000噸級）很少用于水泥運(yùn)輸，因?yàn)檫m應(yīng)這么大船的海港或碼頭仍然很少。然而，目前10000—15000噸級的船出現(xiàn)了很大轉(zhuǎn)機(jī)，因?yàn)檫@種船在諸如地中海等沿海地區(qū)的成本很低，而且它吃水較淺，可以進(jìn)入幾乎所有港口。因此，卸船技術(shù)也有所改進(jìn)。IBAU Hamburg公司已經(jīng)認(rèn)識到這種趨勢，并提出了一系列從5000到40000噸級三種型號卸船機(jī)的樣機(jī)。
2對卸船機(jī)要求的趨勢
    實(shí)際上，在過去的文章中已對5000～40000噸級水泥船用卸船機(jī)的要求進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是現(xiàn)在又有了一些新的內(nèi)容。與過去一樣，碼頭經(jīng)營者最重要的準(zhǔn)則就是設(shè)備的基本價值、運(yùn)行費(fèi)用以及設(shè)備的利用率和維修費(fèi)。其它的，諸如設(shè)備占地面積、必備的機(jī)動靈活性、操作簡便性、卸貨操作的規(guī)范性、卸貨的徹底性以及環(huán)境保護(hù)技術(shù)也應(yīng)予以考慮。
    5000噸級卸船機(jī)的技術(shù)要求與40000噸級卸船機(jī)的要求是不同的。小型卸船機(jī)通�？梢栽诘缆飞弦苿�，它的卸貨能力設(shè)計(jì)為300 t/h;而大型卸船機(jī)是固定的或基本固定的，它的卸貨能力為800 t/h。然而，采用螺旋輸送機(jī)原理的所有規(guī)格機(jī)械卸船機(jī)的單位能耗只有0. 4～0.5 kWh／t，也就是比真空抽吸的水泥卸載要節(jié)能60—65%。在全球的能源成本上升的情況下，機(jī)械式卸船機(jī)具有非常大的優(yōu)勢，尤其是考慮到購買真空抽吸系統(tǒng)不便宜的時候。
    碼頭經(jīng)營者很注重從開始卸料到完全卸完所需的總時間，因?yàn)檫@個時間關(guān)系到租金和海港碼頭費(fèi)用。卸出物料的總盹數(shù)除以總時間得到平均卸貨能力，這個實(shí)際達(dá)到的能力大約是額定能力、即最大平均卸貨能力的50～60%。盡量保持均勻的卸貨速度，不降低卸貨能力是非常重要的。卸船的大部分時間是用來清理殘留的物料，所以對于先進(jìn)的系統(tǒng)來說，應(yīng)該給喂料機(jī)安裝專用的清掃裝置。
    裝在拖車上的5000噸級移動卸船機(jī)應(yīng)具有高度的靈活性。從運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)（圖2）開始到可以投入使用（圖3），所需時間要求不超過20分鐘。10000噸級的卸船機(jī)，因?yàn)樗鼈兊囊?guī)格較大不能通過公路運(yùn)送，但能安裝移動機(jī)構(gòu)，使之能在港口內(nèi)移動，以便卸貨完成后它們能被牽引到碼頭的停放位置。現(xiàn)在，大型的40000噸級的卸船機(jī)既可以在鐵軌上移動，也可以安裝移動裝置。
    實(shí)際上，對水泥傳送到后續(xù)的輸送系統(tǒng)的方法是沒有限制的。所有后續(xù)系統(tǒng)應(yīng)該按最大能力設(shè)計(jì)，即最大卸貨速度。卸船機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時應(yīng)該不產(chǎn)生外部揚(yáng)塵、也沒有什么排放，這是由一套完全封閉系統(tǒng)和收塵器確保的。在這方面，機(jī)械系統(tǒng)與真空系統(tǒng)相比其優(yōu)勢就是只需要對一部分空氣進(jìn)行過濾。
3、IBAU Hamburg公司的供貨范圍
    20世紀(jì)90年代初期，在…個提供全套港口設(shè)備項(xiàng)目的過程中，IBAL Hamburg公司開發(fā)了一臺機(jī)械式卸船機(jī)。從那時起，通過技術(shù)的不斷向前發(fā)展，公司已經(jīng)成為水泥卸船機(jī)最主要的供貨商之一，可以提供三種規(guī)格的設(shè)備，如圖4中所示。5000噸和10000噸級的卸船機(jī)有自身機(jī)架，而40000噸級的卸船機(jī)有長20米或更長的卸貨臂，它需要一個支撐機(jī)構(gòu)。
    5000噸級卸船機(jī)可以在道路上移動，而10000噸級卸船機(jī)能在港口內(nèi)移動，它們完全采用螺旋輸送機(jī)原理把物料輸送到后續(xù)系統(tǒng)。40000噸級的采用空氣輸送斜槽原理把物料喂入前方的輸送設(shè)備。
    需要一套移動機(jī)構(gòu)，以便能伸到船艙的各個角落。圖5和圖6表示40000噸級卸船機(jī)的運(yùn)動軌跡。立式螺旋可以在豎直方向上從+55°繞軸轉(zhuǎn)動到-30°，而水平螺旋可以在+45°和-25°之間變化。從俯視圖上可以看出，整個塔身可以旋轉(zhuǎn)270°，也能通過軌道或輪子沿縱向移動。各種規(guī)格的卸船機(jī)都是遠(yuǎn)程控制的。
    裝在拖車上可移動的5000噸級卸船機(jī)最大輸送能力，即額定能力為400 t/h，比帶移動機(jī)構(gòu)的機(jī)械式卸船機(jī)的一般速度高30%以上。通過采用完全協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)的技術(shù)就能達(dá)到這樣的水平。為了繼續(xù)運(yùn)輸水泥，卸船機(jī)與IBAU泵相結(jié)合，后者采用高性價比的密相原理，輸送水泥能力可達(dá)到450t/h。后續(xù)的泵送系統(tǒng)、所需的壓縮機(jī)和發(fā)動機(jī)也都安裝在拖車上（見圖7）。
    10000噸級和40000噸級卸船機(jī)都有移動裝置、帶可移動主臂和前臂的滾動軸承擺動輪的塔身、高效輸送和裝載裝置以及所有必需的輔助裝置。輔助裝置指的是獨(dú)立操作用的控制系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、液壓系統(tǒng)和收塵設(shè)備。40000噸級卸船機(jī)（圖8）的重量約有240t，仍屬于輕型結(jié)構(gòu)級別。IBAU Hamburg公司特別注重設(shè)備的性能、可靠性或穩(wěn)定性，為此剖定了…項(xiàng)新規(guī)范‘司。
4、技術(shù)發(fā)展
    開發(fā)了用于取料的取料器。這種取料器是按反時針方向旋轉(zhuǎn)的螺旋輸送機(jī)原理操作的。這種取料器能達(dá)到高達(dá)80%立式螺旋輸送機(jī)的填充系數(shù)，所以性價比非常高。
    速度控制系統(tǒng)能確保高卸料速度下的均勻卸料，控制系統(tǒng)基本原理就是取料器和立式螺旋輸送機(jī)相互聯(lián)動控制。取料器螺旋的旋轉(zhuǎn)速度比較低，為0～20rpm，而立式螺旋輸送機(jī)的速度是恒定的。立式螺旋輸送機(jī)的消耗功率控制著取料器的轉(zhuǎn)速，也就是說整個系統(tǒng)的輸送流量基本不變，接近于設(shè)定的卸貨能力。
    在卸船機(jī)的發(fā)展過程中，重點(diǎn)是放在需要提升的高度要盡可能低些。對于5000噸級卸船機(jī)，這個高度只有地面以上4米，以保證能耗和磨損最低。特別需要注意的是不但要避免外部揚(yáng)塵，而且要注意螺旋輸送機(jī)內(nèi)和裝車時物料的排氣。采用了帶有整體式收塵器的取料裝置，即使是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)也能保證較長的使用壽命。另一方面，袋式收塵器容易堵塞，由此導(dǎo)致停機(jī)和檢修費(fèi)用增加。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)進(jìn)行了許多改進(jìn)，主要涉及螺旋輸送機(jī)的軸承系統(tǒng)、卸料臂的液壓移動裝置和液壓系統(tǒng)的分離等。
    螺旋輸送機(jī)的軸承系統(tǒng)是非常重要的，因?yàn)樵谛洞瑱C(jī)中螺旋的撓度和交變應(yīng)力大。通常，設(shè)計(jì)不好的系統(tǒng)在完全損壞或法蘭出現(xiàn)斷裂以前會變得不穩(wěn)定，并出現(xiàn)磨損較大、動力消耗較高的現(xiàn)象。使用短的、單獨(dú)的螺旋輸送機(jī)能避免這類問題。所以水平螺旋輸送機(jī)和立式螺旋輸送機(jī)都是由獨(dú)立的幾節(jié)組成的，各節(jié)彼此通過中間軸承相聯(lián)接。軸承是全封閉的，并保持永久潤滑。這意味著水泥不會被潤滑劑污染，并能省去比較昂貴的中央潤滑系統(tǒng)。取料器有一個緊湊的底部軸承，軸承座底部與取料器的下端平齊，這樣就使船艙能完全清空，并降低機(jī)械傷害的危險(xiǎn)。
5、現(xiàn)有的設(shè)備
    自從上世紀(jì)90年代初期第一臺IBAU卸船機(jī)交付使用以來，已有20多臺可以在道路上或港口內(nèi)移動的水泥卸船機(jī)投入了使用。
第一批兩臺可以在港口內(nèi)移動的40000噸級卸船機(jī)由尼日利亞Dangote水泥公司用在Harcourt港，它們的卸貨能力為600t/h。這兩臺卸船機(jī)是輪胎式的，擁有柴油機(jī)驅(qū)動的行駛機(jī)構(gòu)，所以卸完貨后卸船機(jī)能開回到停放位置。以前，公司已有一臺裝在鐵軌上的800t/h級的卸船機(jī)在Lagos港投入使用。
    2003年11月IBAU Hamburg公司首次有兩臺10000噸級的卸船機(jī)成功地在Colacem水泥公司的薩沃納( Savona)碼頭投入使用，用戶是意大利第三大水泥生產(chǎn)商。這套系統(tǒng)(圖12)設(shè)計(jì)的最大卸貨能力為400t/h，可以在港口內(nèi)移動，有一套液壓操縱系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)圓周直徑只有12米。第二臺同樣規(guī)格的卸船機(jī)于2004年3月運(yùn)往該水泥公司的拉文納(Ravena)碼頭。
    一臺可以在道路上移動的卸船機(jī)已于2003年11月在越南的l40lcim Vietnam水泥公司投入使用。圖13顯示的是在沙特阿拉伯的Jubail港使用的該型號的卸船機(jī)。
6、結(jié)論
    IBAU Hamburg公司已經(jīng)成功應(yīng)用了創(chuàng)新的研發(fā)和設(shè)計(jì)，解決了市場對卸船機(jī)的需要。10000噸級卸船機(jī)的引入使得公司能提供市場所需的5000～40000噸級的模塊式協(xié)調(diào)性系列產(chǎn)品。緊湊型的結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的技術(shù)使得已經(jīng)比較低的機(jī)械系統(tǒng)能耗又進(jìn)一步降低了。緊隨儲庫和存儲技術(shù)的成功，公司已經(jīng)成為包含整套卸船機(jī)在內(nèi)的成套水泥碼頭設(shè)備的世界最主要供貨商之一。