港口机械的现状与发展

港口机械的现状与发展

鲍斌俊

上海振华重工港机通用装备有限公司 江苏张家港 215633

摘要：文章主要介绍了港口机械的现状和发展，包括港口专业化大型装置持续稳定发展、智能港口建设促进智能设备发展、节能减排促进港口机械朝着节能环保方向发展、提升码头通过能力促进技术创新改造、绿色港口促进绿色港机发展，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：港口机械；发展现状；自动化装备

引言：在现代化发展背景下，全球化经济发展速度不断加快，海上运输也进一步转变成国家之间进行交流贸易的重要方式。而我国属于港口大国，集装箱以及港口货物吞吐量始终位于世界第一位。为了进一步加快港口建设发展，需要重点优化港口机械应用技术性能，展望港口机械未来发展趋势，助力港口机械实现进一步发展。

1. 港口专业化大型装置持续稳定发展

1. 港口集装箱、散货专业设备不断优化

我国当下的万吨级以上码头泊位内，其中的专业化泊位数量达到942个，专业化码头在日常运行中拥有环保、成本低廉、装卸效率高和自动化程度高等优势，逐渐成为港口装卸重要模式。为了进一步减少运输成本，当前已经正式投入应用了各种超大型集装箱船，同时也开始了更加大型的运输船舶研发设计。因为大型化港口机械设备整体费用消耗和成本造价相对较高，对于码头的管理调度以及环境条件提出了更为严格的要求。而双小车以及三起升等岸边集装箱起重机在近期应用中存在较大难度，为了进一步满足超大型集装箱装卸要求，需要确保起重机外伸距离超出65米，假如想要符合24排集装箱操作要求，对应外伸距离需要超出70米^[1]。

2. 港口大型运输装卸设备需求扩大

随着我国冶金、石化、能源、装备制造等领域内相继开展的国家重点工程项目。尤其是东北振兴工业基地以及西部大开发工作的实施，需要通过大件运输承担核心设备装量，确保运输质量，像是核电、水电机组以及风力发电装置、石油储罐、大型锅炉、变压器等设备进行装卸运输。而该种大件同时具备不可解体、超高、超宽、超长、超重等特征，无法通过铁路和公路实施长距离运输，为此需要借助水路运输，顺利送到港口实施装卸。港口中的大型部件装卸拥有较高的可靠性要求，起重量较大，同时作业速度较低。当前主要是以桥式起重机、固定回转起重机、斜坡滚装、浮起式起重机实施装卸，港口中的各种大型部件装卸设备需求也呈现出稳定增长的趋势^[2]。

3. 轨道式集装箱门式起重机的标准化发展

轨道式集装箱对应运输的门式起重机属于技术发展成熟的机型，其维护费用较低、运行稳定性强，在实际操作中具有较高可靠性。主要是以电力驱动为主，整体维护费用相对低廉，有利于集装箱实现自动化装卸。和轮胎形式的集装箱起重机相比，标准化程度相对较低。各种集装箱码头普遍联系现实发展状况进行参数设计，导致对应参数十分多样，不利于起重机的推广应用。轨道式起重机想要实现标准化发展需要进一步打破观念限制，合理构建规范化装卸工艺，创建统一轨距参数。采取标准化应用，能够进一步提升堆场以及设备运行效率，提高码头作业率，进一步减少设备使用、制造和维护成本，促进港口顺利开展节能减排工作^[3]。

2. 智能港口建设促进智能设备发展

1. 自动化工艺装备

集装箱自动化装卸设备普遍应用于欧洲等国家，我国目前应用自动化码头的例子相对较少，最开始只是在上海港外高桥集装箱码头创建我国首个无人集装箱堆场，并实施了示范性应用。但国内码头的货物吞吐量却始终位居世界第一。自动化港口机械设备也是我国集装箱未来运输发展主要方向，作为全国范围内的港机制造大国，需要进一步掌握各种先进的码头装卸技术。

集装箱的自动装卸引导车属于自动化码头建设发展中的重要运输工具，其木具备自动导航、自动驾驶、准确定位、安全避障、路径优化以及自动诊断等智能化发展特征。自动装卸引导车在实际操作中的导航模式主要包括自由路径法以及固定路径两种方法。其中固定路径法主要是在把电磁导航技术作为基础导向，通过路面下方埋设导向接通电流产生电磁场，设置于自动装卸引导车中的线圈感应磁场主要通过车载控制装置度小车前进方向实施准确判断。而自由路径法主要包括差分GPS导航技术、惯性导航技术、视觉定位导航以及激光定位导航等基础组成，在差分GPS定位算法持续提升条件下，相关定位精度可以实现5厘米左右，甚至部分会达到2厘米左右。差分GPS导航在实际操作应用中具备成本低廉、系统结构简单、通用性强等优势，应用到不同港口当中，几乎无需对系统进行任何改动，同时还不需要路标，是未来港口自动装卸引导车的主要发展方向。

自动装卸引导车对应运行驱动措施主要包括电力驱动以及液力驱动两种模式，而电力驱动运行下的自动装卸引导车主要是将柴电机组当成变频电机负责供电，变频电机能够驱动桥和车轮带动整车运行，此种方案技术较为先进、成本低廉、控制系统发展成熟、方便维护，适合港口集装箱进行是水平运输

^[4]。

2. 全自动散货码头装置

散货码头的自动化装卸设备方面，当前国内外港口的散货装卸普遍是以人工操控设备装卸位置，操作者水平决定的作业安全性和装卸效率，同时部分码头选择半自动控制装置，控制参数通过人工辅助设定方式完成，进一步提升了壮戏耳效率和可靠性。上海的某一港口在08年初步采用全自动散货运输装置，设置了全自动抓斗卸船装置、斗轮堆料装置以及装船机器。是全世界范围内首层实现港口散货自动化装卸。系统内同时涵盖17中类型不同装船机、卸船装置以及取料装置。全自动的散货抓斗卸船装置主要借助激光检测技术，实施多目标识别和检测，准确识别船舱的舱口、舱底高度以及船舱所处位置。联系实施堆形数据和舱口特征，移动抓斗和大型爪机，控制起降操作。全自动散货装船机主要通过激光雷达检测设备，检测作业船舱和堆料状况，进行有效识别和处理，控制大车运动以及溜筒实施自动装船。

3. 节能减排促进港口机械朝着节能环保方向发展

1. 电动RTG推广应用

电力驱动下的集装箱起重机能够优化工作环境、降低污染排放，减少运营成本，提升整个社会效益和经济效益。而电动RTG油改电技术可以分为三种供电模式，分别是高架滑触线供电、低架刚性滑触线以及电缆卷筒供电方式。当前国内沿海大部分港口码头基本设置了电动RTG，并取得了一定的效果。未来，电动RTG也会在锂电池以及直流供电、超级电容蓄能装置内得到有效应用，朝着方便安全转场电动RTG的方向发展，加快电动RTG标准化建设速度。

2. 流动机械节能减排设计

港口流动机械装置普遍是通过燃油驱动，港口内各个牵引车消耗燃油在装卸设备整体油耗中大概占据35%左右，属于港区内燃油消耗排放重点因素。LNG牵引车在实际应用中具有安全环保和技术成熟等优势，具有较大推广前景以及应用价值。当下在我国的部分港区内也进一步投入了LNG牵引车，得到了良好的应用效果。而港口轮胎起重机普遍适用于散货堆场以及杂货堆场，而60吨的港口轮胎起重机装置能够同步兼备。此外，对于集装箱吊装液压传动不足以及能耗较高的问题，可以通过合理设计负荷敏感液压系统，促进压力和执行部件的运行压力、流量以及泵流量实现全面优化配置，提升驱动系统运行功率。

4. 提升码头通过能力促进技术创新改造

想要进一步优化港口码头的通过水平，需要对各种港口生产资源实施优化配置，除了应该从较大层面入手研制全新工艺设备之外，还需要从各中小角度入手，积极改造现有工艺装备，不管条件和地区限制，坚持因地制宜的基础原则，充分利用现有资源，针对施工工艺进行合理规划，促进各项设备的优化配置，强化原有码头的生产率以及通过能力。当前港口中所用的大型机械设备普遍是用了10到20年左右的老产品，该种类型装备需要对其中少部分实施有效更新，对于继续运行的实施评估和检测，联系技术状态形成有效的处置方案。而在役港口机械相关评价检测、处置技术拥有较为广泛的应用前景。因为港口机械整体结构十分复杂，目前所应用的评价检测技术无法充分满足现实发展要求，需要不断优化完善各种检测方法，提升检测数据可靠性和准确性。

针对港口机械运行状况和结构状态进行长期全面检测是保障整个系统结构安全稳定运行的重要方法。光纤光栅这种传感技术主要是以继电测技术为基础形成的全新传感技术，光纤光栅传感装置在长期监测中拥有耐高温、抗腐蚀、抗电磁干扰以及监测稳定性强等优势，在大型港口机械安全检测中拥有较为广泛的发展前景。当前该种技术也初步得到了有效应用。

目前对于港口机械采用的寿命评估和结构疲劳分析主要是以现场检测和应力分析为主，检测结构材料内部是否产生明显裂纹和缺陷，至于结构中通常存在各种微裂纹以及宏观裂纹，所以疲劳计算寿命和现实状况之间存在较大差异。以声发射为基础的港口机械相关结构寿命和疲劳评估，借助材料变形探测中所得声波发射信号，能够及时发现材料缺陷裂纹所处位置和对应强度状态，通过断裂力学相关基础理论，准确分析判断裂纹扩张速率，通过模糊理论对结构安全进行准确评估，明确一定周期内结构对应失效几率，使整个评估技术更加准确有效。

5. 绿色港口需要绿色港机

在我国不断支持长江等内河水运创新发展的政策支持下，内河港口建设呈现出稳定增长的发展趋势，港口容量持续扩大。总体而言内河港口运输货物类型较为复杂、码头泊位较小、水平参差不齐、装卸设备品种多样。在地形、地质以及港口布局、港口规模等因素影响下，内河港口工艺和沿海港口相比存在较大差异，为此需要在全面参考借鉴沿海港口技术同时，因地制宜研发内河港口适用装卸设备，提升港口机械的适用性、先进性以及经济性，促进内河港口机械专业化程度和技术水平的持续提升，打造标准化、专业化的港口机械，积极迎合地区经济建设发展。

我国当前发展中的基础战略便是建设环境友好型和资源节约型社会，属于我国建设发展的基础国策，而打造绿色港口也进一步迎合了我国新时期建设发展的基础要求。当前我国针对绿色港口开始实施认证指标体系建设研究工作。在国内外绿色港口建设指标的全面推广和应用，各种环保型绿色港机将会得到有效应用。绿色港机并非是单纯的装置，其能够表达某种理念，只有采取有效的节能环保技术措施，才能发挥出有效的节能环保效果，将其全部划分到绿色港机范围内。绿色港口需要绿色港机，为此需要积极引入更多智能化、专业化以及节能环保型港口机械。

结语：综上所述，在发展港口经济过程中，需要按照循序渐进的工作方法，促进港口机械运行质量和运行效率的全面提升，为进一步加快港口产业化建设提供有效支持，当前我国港口机械面临着较大的发展前景，为此需要不断总结现有工作经验，明确不足之处，利用多种形式港口机械，创新港口经济发展。

参考文献：

[1]王兵兵,钱章兴.港口机械用特种电缆发展现状及高压卷盘电缆安装方式[J].港口科技,2020(08):43-46.

[2]龙有强,朱节宏.港口机械与自动控制专业现状与发展思考[J].装备制造技术,2019(08):186-187+225.

[3]金华英.港口机械制造工艺发展现状与未来发展趋势的探讨[J].科技创新与应用,2018(33):108-109.

[4]朱建华.港口机械制造工艺发展现状与发展展望[J].科技创新与应用,2018(21):109-110.