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用“山港智慧”打造全球干散货全自动化码头建设“中国样本”

2022-08-10 14:57  来源:烟台港


烟台港西港区40万吨级矿石码头正在进行“深圳矿业”轮卸船作业,这是这个全球首座专业化干散货全自动码头今年接卸的第16艘40万吨级矿石船舶。在作业现场,6台巨型橙红色卸船机灵巧地舞动着“机械臂”,将铁矿源源不断地抓取出舱,配合飞速转动的皮带和与之遥相呼应的堆取料机及装车机,卸货、装车,整套流程精准运行,丝滑流转,一气呵成。

很难想象,曾经上述的种种环节,都需要人工完成。现如今,仅需几名工作人员在远程控制中心通过屏幕监管着远在几千米外的作业设备,即可完成“深圳矿业”轮从码头装卸、混配、转运全流程各环节的作业,整个工作环境科技感十足。

“曾经很向往‘集装箱自动化’作业,如今我们率先实现了‘干散货自动化’作业。”山东港口烟台港矿石公司副总经理于新国。

这里首创全球领先的卸船自动化技术,综合接卸效率提高21.9%;首创全球领先的装船自动化技术,散货装船综合效率提高22.6%;首创全球领先的装车自动化技术,火车平均在港停时压缩20.8%;首创全球领先的清舱智能化技术,改变了传统人工下舱作业的工作状况,实现了清舱作业无人化、自动化、智能化;全球领先的流程线设备故障预控系统技术,码头流程线设备技术状况可实现全天候实时监控;并创新推出全球领先的料场数字化技术,动动手指便可实时掌握堆场信息。

剑指“国际领先”,立足港口主业,推进科技与产业融合,加快港口核心技术攻关,率先突破行业发展壁垒,将自动化技术与干散货码头进行有机结合,率先研究推出“全系统、全流程、全自动”全球首创干散货专业化码头控制技术,以“山港智慧”为世界港口干散货码头自动化升级提供了全新“中国方案”,为加快海洋强省建设提供了强大创新动能。

“并非干散货码头不想努力,但确实太难了。与标准化的集装箱作业相比,干散货形态多样,运输船舶类型不尽相同,作业对象和作业工艺皆有较大差异。”于新国创新团队骨干成员卢聪。

干散货作业具有环境恶劣、劳动强度大、劳动力成本高等特点,实现干散货自动化码头升级意义非凡。可一直以来,全球范围内的港口升级多聚焦于集装箱码头的新建和自动化改造,对干散货专业化码头自动化技术攻关却望而却步。

将高度自动化应用于作业流程复杂多变的干散货码头,很多港口人都认为这只是个可探讨却不可躬行的课题。干散货自动化曾一度成为港口领域的一块“坚冰”。

面对这个领域的世界难题和技术空白,于新国团队决定针对矿石码头特点,从提高铁矿混配精度入手,将堆取料机的自动化升级改造,作为干散货码头自动化“破冰”的首个突破口。经过150多个日夜的艰苦奋战和反复试验,于新国和团队成员们成功研创了全球首个自动化高精度混配矿控制系统。通过高精度皮带秤、多机协同控制、动态补偿等多个独创技术和设备,实现货物配比实时监控、参数自动调整,烟台港铁矿混配成品铁、硅含量标准差控制在0.2%以内,达到行业一流水准,成为全球首个且唯一能够实现四种物料混配的码头,率先打开了日韩混配业务的新局面。这项技术的研发成功,也成为了烟台港干散货码头自动化升级的“破冰锤”。

突破高精度混配技术,只是干散货码头自动化升级的万里长征第一步,在打破这一关键点的“坚冰”后,还必须对整条作业线的技术进行自动化、智能化升级改造,实现全系统、全流程、全自动

团队坚持实践创新,逐项突破,攻克了道道关键难题:三维仿真精度均达到15厘米内;三维图像更新时间达到10秒以内;首创智能抓取算法模型;首创高点抓取模型……同时先后研发出自动化堆取料控制系统,实现作业过程中自动垛型扫描、自动对位、自动开层、自动取料、自动回转,兼具防碰预警、塌垛应急处理等功能;研发出抓斗智能防摇系统,将抓斗在行进过程中摆动幅度控制在5厘米范围内,解决了抓斗精准控制的难题;研发出自动化装船控制系统,用激光扫描技术自动获取和识别船舱边缘数据,利用GPS定位技术提升定位精度,并根据配载图建立装船换仓模型,有效预防船舶偏载;研发出自动化装车机控制系统,建立换车厢装车模型。

终于,山东港口在烟台港向全球发布了“全系统、全流程、全自动”全球首创干散货专业化码头控制技术,为全球传统干散货码头自动化升级提供了示范样本。

北京理工大学毛二可院士团队成员、动力控制教授张鹏奇说:“山东港口烟台港实现码头卸船、水平运输、堆取料、装车、混配、装船等全过程的作业自动化和集中管控,为全球首个实现全系统、全流程、全自动干散货专业化控制技术的作业码头。研究成果为国内外散货码头的自动化建设提供了示范应用场景,意义重大。”北京理工大学机械与车辆学院教授齐志权表示,山东港口烟台港散货码头的自动化、智能化建设,为实现散货码头安全高效、绿色智能的可持续发展目标提供了坚实的基础。

“全系统、全流程、全自动”的全球首创干散货专业化码头控制技术,在大幅提高综合作业效率的同时,有效助推港口节能减排和节支降耗,较传统码头能耗降低10%,年成本可压减4300余万元。

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