Перевозка чугуна

АНАЛИТИЧЕСКАЯ   ЧАСТЬ

1   ХАРАКТЕРИСТИКА  УСЛОВИЙ  ПЕРЕГРУЗКИ  ЗАДАННОГО   ГРУЗА

1.1 Природно-навигационные  условия порта (Одесса)

Порт Одесса расположен у юго-западного  берега Одесского залива в северо-западной части Черного моря. Позиция порта: Ш.46 30’ N, Д. 30 47’ Е.

Навигация в порту круглогодичная. Появление льда отмечается в декабре, исчезновение в феврале - начале марта. Число дней с неподвижным сплошным льдом на акватории и в порту  в суровые зимы составляет 81, в  мягкие - 0.

Имеется подходной  канал к нефтегавани порта, его длина составляет 1,1  мили.

Одесский морской торговый порт перерабатывает  нефтеналивные, навалочные,  насыпные и тарно - штучные  грузы во всех видах плавания и  корреспондирует практически со всеми регионами земного шара.

В порту имеется специализированный контейнерный комплекс, нефтерайон, современный морской вокзал.

Грузооборот сухих грузов в 1995 году составил 5.9 млн.т., из них 1.8 млн.т. навалочных и насыпных грузов и 4.1 млн.т. тарно-штучных  грузов. Среди навалочных грузов наибольший удельный вес (до 60%) имели зерновые грузы в импорте и транзите, а также сахар-сырец в импорте и транзите (порядка 23%) и химические и минеральные удобрения преимущественно в транзите.

В грузообороте тарно-штучных грузов удельный вес металлогрузов в экспорте и транзите составил 75%, грузов в контейнерах - 11%, продовольственных, промышленных и прочих грузов - 14%.

 Причальный  фронт  состоит   из  37  причалов  общей  длиной  6815 м, глубиной  9,5 -12,5 м.

Наличие  складов:  крытых - 65  тыс.м²,  открытых  - 139,4 тыс.м².

В порту имеется элеватор.

Перегрузочное  оборудование: портальные  краны  грузоподъемностью  5 - 40 т, плавкраны грузоподъемностью 15-100т; плавзерноперегружатель, мобильные краны, авто-  и электропогрузчики различной грузоподъемности, специализированное оборудование для перегрузки контейнеров, прочие виды механизации. В порту имеются железнодорожные и автомобильные подходы, связанные с магистральными дорогами страны. Порт располагает буксирами-кантовщиками и портовыми буксирами мощностью до 3700 кВт, водолеями, сборщиками льяльных вод, нефтемусоросборщиками.

Лоцманская проводка для всех транспортных судов, независимо от их типа и тоннажа, обязательна.

1.2 Транспортная характеристика  заданного груза

Груз в чушках, перевозимый навалом, по величине угла естественного откоса подпадает под категорию безопасных в отношении смещения, однако в связи с тем, что он обладает небольшим коэффициентом трения (скольжения) по металлической палубе, особенно в случае загрузки тонким слоем, является грузом, опасным в отношении смещения, и требует проведения дополнительных мероприятий по обеспечению несмещаемости.

Насыпная масса 3.2 т/м³, удельно-погрузочный объем 0.2-0.4 м³/т, угол естественного откоса - около 48^`.

Перевозка чугуна разрешается на специализированных судах для навалочных грузов и на других сухогрузных судах, общая и местная прочность которых достаточна.

Сертификат на груз не требуется.

Перед погрузкой чугуна в твиндеки и трюмы, с целью предотвращения смещения груза по металлической палубе производят клеткование палубы. Клеткование заключается в устройстве деревянных решеток с размерами ячеек 1000х1000 мм из сплошных, составных, обрезных досок или брусьев толщиной не менее 80 мм и шириной около 150 мм. Нижние доски решетки укладываются вдоль, верхние поперек судна и сбивают гвоздями длиной 120-140 мм.

Последовательность взятия груза  из штабеля не устанавливается.

Размещение груза в трюмах и  твиндеках производится ровным слоем  по всей поверхности с учетом допускаемых  нагрузок на палубу и люковые крышки. Запрещается даже временная перегрузка палуб и люковых крышек.

Во избежание повреждений конструкций  палуб первоначальный слой чугунных чушек, высотой не менее 0.5 м (подушка), создается за счет осторожного высыпания их из захватов на уровне палубы.

Сброс чугунных чушек допускается  как исключение с минимально возможной высоты, но не более 0.5 м и только на “подушку”.

После окончании погрузки судно  не должно иметь крена.

В случае выпадения ливневых осадков  погрузка приостанавливается и люки трюмов закрываются.

2  ОБОСНОВАНИЕ    РАСЧЕТНОГО  ТИПА  СУДНА

Чугунные чушки обычно перевозят  навалом. Исходя из характеристики груза и способа перевозки можно установить специализацию судна: чугун целесообразно  перевозить на специализированных судах для навалочных грузов или на других сухогрузных судах, общая и местная прочность которых достаточна.

В зависимости от расстояния между  корреспондирующими портами определяем желательную грузоподъемность судна (по графику для выбора грузоподъемности судна): в данном случае грузоподъемность лежит в пределах от 5 до 8 тыс.т.

Технико-эксплуатационныех арактеристики  судов приведены  в табл.1.

Таблица  1

Технико-эксплуатационные характеристики судов

Определим загрузку каждого судна.

Рассчитаем удельный погрузочный  объем груза:

где v_{м -} объем места, м³ ;

q_м  - масса места, т;

k_{тр =} 1.1 - 1.5 - коэффициент трюмной укладки.

  ^U=   

Удельная грузовместимость судна рассчитывается по формуле:

где W_с - грузовместимость судна, м³;

D_ч - чистая грузоподъемность судна, т.

Удельная грузовместимость каждого судна больше удельного  погрузочного объема груза (т.е. груз тяжелый), поэтому загрузка судов равна их чистой грузоподъемности, т.е. Q₁=6777т (“Архангельск”) и Q₂=6667т (“Н. Жуков”). 

Сравним эти суда. В  качестве оценочного показател  по каждому типу судна определяются транспортные издержки на содержание судов S_с  при освоении годового грузооборота.

Вначале рассчитывается рейсооборот t_р в слагаемых ходового t_х и стояночного t_cт времени:

t_р=t_х+t_ст=2L/v_э+2Q/M,

где L - расстояние между  данными портами, миль;

      Q - годовой грузооборот,  т;

      М- валовая норма  обработки груза в порту, т/сут.

t_х1=2*4713/(14.4*24)=27сут

t_ст1=2*6777/3000=4.5сут

t_х2=2*4713/(16.4*24)=24сут

t_ст2=2*6667/3000=4.4сут

t_р1=27+4.5=31.5сут

t_р2=24+4.4=28.4сут

На основе этого показателя и характеристики судна определяются расходы на содержание судов - S_c по следующей формуле :

S_c=n_р(c_хt_х+c_cтt_cт),

где С_{х ,}С_{ст -} себестоимость содержания судна  на ходу и на стоянке соответственно, грн/сут;

      n_р - потребное количество рейсов для освоения грузооборота - Q_г

n_р=Q_г/Q_с, ед,

где Q_C - загрузка судна.

  n_р1=840000/6777=124 ед

n_р2=840000/6667=126 ед

S_c1=124(2860*27+2170*4.5)=10786140 грн

S_c2=126(2990*24+2340*4.4)=10339056 грн

Выбор судна производится по минимальному значению оценочного показателя, т.е. по минимальному значению S_{c .}   В данном случае расчетным типом судна является “Н. Жуков”.

Основные характеристики грузовых помещений судна “Н. Жуков” приведены в табл.2.

Таблица  2

Основные характеристики грузовых помещений т/х “Славянск”

В табл. 3 приведены технико-эксплуатационные характеристики вагонов.

Таблица 3

Технико-эксплуатационные  характеристики  вагонов

Из указанных вагонов  предпочтительнее использовать 8 - осный  полувагон, т.к. по своим техническим характеристикам он гораздо лучше 6- осного (например, грузоподъемность и грузовместимость первого полувагона больше соответтвующих характеристик второго).   

Определим загрузку вагона.

Удельная грузовместимость вагона рассчитывается по формуле:

где W_в - грузовместимость вагона, м³;

D_ч - чистая грузоподъемность вагона, т.

Удельная грузовместимость вагона больше удельного погрузочного объема груза (т.е. груз тяжелый), поэтому загрузка вагона равна его чистой грузоподъемности, т.е. Q=129т.

3  АНАЛИЗ   ТЕХНОЛОГИИ   ПЕРЕГРУЗОЧНОГО   ПРОЦЕССА

(существующая технология)

Чугун в чушках, который  перевозят, хранят и перегружают  навалом, может быть магнитных и немагнитных марок. Первый можно перегружать с помощью электромагнитов, второй нельзя перегружать таким способом.

 Чугун из полувагонов выгружают кранами с грузоподъемными электромагнитами. Как правило используют круглые электромагниты ЛА-16, М-62 и другие, которые подвешивают к траверсе по два при грузоподъемности крана 10 т или по три - 15 т. Краны оборудуют стационарными питающими электромагнитными станциями. Последние чушки чугуна в полувагоне подбирают краном, не открывая люков. Освобождение груза осуществляют на высоте не более 2.0 м от слоя груза или 0.5 м от покрытия склада или настила трюма 

При невозможности или  нежелательности использования  электромагнита для загрузки судна  чугун из полувагона или со штабеля на складе при поиощи крана с электромагнитами загружают в ковш, установленный рядом с вагоном или штабелем. Затем ковш подается краном с четырехкрюковой подвеской-самоотцепом в трюм судна.  

Погрузку чугуна в  полувагоны, выгрузку его с просвета люка судов и перегрузку на суда с прикордонных складских площадок, расположенных в зоне действия причальных кранов, производят кранами с многочелюстными грейферами. Эту операцию можно осуществлять и магнитами, но производительность кранов при использовании грейферов значительно выше, т.к. грейфер захватывает больше чушек чугуна, чем магниты и удерживает их в процессе переноса груза надежнее. В связи с этим прямая пергрузка чугуна из полувагонов краном в трюмы неэффективна и не практикуется, поскольку грейферы для выгрузки из полувагонов применить невозможно. Вообще прямой вариант работы при отправке чугуна морем используют весьма редко по сложной схеме, которая фактически состоит из двух схем, т.к. при достаточной вместимости передаточной площадки краны работают независимо и с разной производительностью. Перегрузка чугуна грейфером - это также полностью механизированный процесс.     

Чугун с тыловых  складских площадок на причал передают непосредственно кранами или используют внутрипортовый транспорт. В первом случае схема перегрузки экономически более эффективна, но ее нельзя применить при композитной загрузке трюмов чугуном и оборудованием (что часто практикуется), при погрузке чугуна, например, в носовые трюмы со складской площадки, расположенной напротив кормовых трюмов, и т.д. Кроме того, эта схема не может быть применена, если необходимо подать груз в подпалубное пространство или загрузить судно, предварительно перевесив чугун. Поэтому на практике работы чаще ведут по второй схеме - с применением внутрипортового транспорта. Чугун на складе грузят краном с грейфером в ковши, установленные на двухосные прицепы или трейлеры, буксируемые колесными тракторами или автотягачами с полуприцепами на причал. Затем производят застропку ковшей специальными крановыми подвесками и далее подают их в трюм. По правилам безопасности труда при погрузке чугуна в трюме не должно быть людей, поэтому работы осуществляют только с применением ковшей и подвесок с самоотцепом, обеспечивающих автоматическую отстропку передней части ковша в нужный момент и высыпание груза. Застропленный ковш опускают в трюме краном на пайол или штабель груза. При ослаблении стропов их кольца соскакивают с передних рымов ковша, а сзади кольца зафиксированы с помощью специальных устройств и не отстропливаются. При последующем подъеме ковш наклоняется и груз высыпается. Ковш выносят краном на  берег в наклонном положении, опускают на причал, стропят опят за четыре точки и переставляют на транспортное средство для доставки на склад. Применение ковшей, особенно специальных с удлиненным носком, позволяет подавать груз в подпалубное пространство на достаточно большое расстояние.

Расформирование штабеля  чугуна в просвете люка осуществляют при помощи крана со спаренными или строенными электромагнитами или с многочелюстным грейфером.

Чугун из подпалубного пространства выгружают, в основном, двумя способами: судовыми стрелами или кранами с помощью канифас-блоков, обеспечивающих подачу магнитов пол палубу, или автопогрузчиками грузоподъемностью 7-10 т с магнитами, подвешенными к безблочной стреле или к вилам. В первом случае при совместной работе двух стрел или кранов порожний магнит опускают на груз под палубой  и включают его питание. Затем груз поднимают и транспортируют на просвет люка, где его высыпают. Во втором случае эту операцию выполняет погрузчик, въезжая на палубу передним, а выезжая задним ходом. Грузоподъемные электромагниты питаются от переносных магнитных станций, установленных на верхней палубе. В трюмах и твиндеках большой высоты более эффективно использовать судовые стрелы и краны, а средней и малой - погрузчики.

Во время перегрузки груза в твиндеке, осуществляемой погрузчиками, работа причальных кранов, выгружающих чугун на берег с просвета люка, в данном отсеке должна быть прекращена. Краны переводят на другой отсек. Подбирают и выгружают нижние слои груза из судов портальными кранами с магнитами, т.к. многочелюстные грейферы на этой операции уже неэффективны.

Перегрузка чугуна представляет собой известную опасность, т.к. при  использовании грейферов и магнитов невозможно полностью исключить случаи падения чушек. Поэтому основные меры обеспечения безопасности труда и сохранности судов и портового оборудования следующие: строгая специализация складов и грузовых фронтов, ограждение зоны производства и прекращение допуска в нее людей в период переноса груза крановыми грейферами и магнитами, укрытие судовых и береговых механизмов и устройств на пути переноса груза щитами из досок и другими материалами и приспособлениями.

Основные перспективы  совершенствования технологии перегрузки чугуна связаны с применением кранов большой грузоподъемности со строенными и счетверенными мощными электромагнитами и грейферами значительной вместимости, прекращением перевозок на судах с подпалубными  пространствами, оснащением кранов надежными весовыми устройствами и созданием специальных высокопроизводительных портовых комплексов для перегрузки металлов.

Технико-эксплуатационные показатели перегрузки чугуна в чушках (навалом) в различных портах приведены в табл.4.

Таблица  4

Технико-эксплуатационные показатели перегрузки чугуна в чушках (навалом) в портах

За базовую технологию перегрузки чугуна в чушках (навалом) примем технологию порта Рени.

Описание технологического процесса перегрузки чугуна в чушках

в порту Рени.

Вагонная операция.

Чугун в чушках поступает  в порт на полувагонах или платформах, загруженных “навалом”.

Чушки из вагона или платформы  выгружаются портальными кранами, оборудованными эл. шайбой. Для наиболее полного использования грузоподъемности крана, эл. шайба нижней плоскостью должна полностью соприкасаться с поверхностью груза.

При выгрузке чугуна электромагнитом  необходимо начинать от одной торцовой стенки вагона или платформы, постепенно от нее переходя к другой.

Выгрузка чугуна в  чушках из полувагона и погрузка его  в трюм или подача на склад производится портальным краном, оборудованным двумя  или тремя эл. магнитными шайбами, в зависимости от грузоподъемности крана.

Кордонная операция

Захваченный эл. магнитом груз портальным краном переносится на складскую площадку или в трюм судна, в зависимости от варианта работ.

Трюмная операция

Загруженный эл.магнит опускается в трюм судна, на расстоянии 0.3 м от пойола или поверхности груза и крановщик отключает питание эл.магнита.

Запрещается сбрасывать с электромагнитной шайбы чугун  с высоты более одного метра.

Через 3-10 сек. крановщик, убедившись в полной разгрузке шайбы, переносит порожний эл.магнит для повторного захвата груза.

Складская операция

Перегрузка чугуна на склад производится портальным краном, оборудованным эл.шайбой на специально отведенную площадку, имеющую ограждение.

Проход с обеих сторон подкранового пути должен быть с двух сторон отмечен знаком “Проход воспрещен, работает электромагнит”.

При перегрузке чугуна в  чушках по варианту склад-судно портальный кран должен работать на наименьших углах  поворота.

Высота штабеля регламентируется допускаемой нагрузкой на причал.

Особые требования

Суммарная масса груза  и электромагнита не должна превышать номинальной грузоподъемности крана.

Не допускается нахождение людей и выполнение каких-либо работ  в зоне действия крана.

Портовые рабочие, обслуживающие  магнитные краны, могут выполнять  какие-либо работы с грузоподъемным электромагнитом только при его порожнем положении, после того, как электромагнит опущен на грунт и находится в устойчивом положении.

Запрещается подводить  к грузу сверху или сбоку включенный электромагнит.

Электромагнит можно  включать только после его посадки  на груз.

Перемещение груза электромагнитом допускается только при наличии страхующего устройства, предотвращающего обрыв и падение груза в случае прекращения электропитания грузоподъемного электромагнита.

Площадка для пергрузки  чугуна в чушках заранее огораживается, вывешиваются таблички, запрещающие проход и хождение людей в опасной зоне.

Складская площадь перед  началом работ должна быть тщательно  очищена. 

Характеристика технологии перегрузки чугуна в чушках

(проектная технология)

Совершенствоваие технологии при перегрузочных процессах в портах является неотъемлемым условием для организации работы портов. Проектные решения при улучшении технологии перегрузочного процесса должны предусматривать не только сохранность груза, транспортных средств, перегрузочной техники, соблюдение правил техники безопасности, пожарной безопасности и незагрязнения окружающей среды, но и  максимальную производительность ТЛ, выработку рабочих, а также 100%  уровень комплексной механизации. Исходя из этих соображений, а также из анализа технологии перегрузочного процесса можно предложить следующую наиболее рациональную схему механизации грузовых работ :

Тр  - кр (грейфер) - ПВ

Тр - кр (грейфер) - скл

Скл - кр (грейфер) - ПВ

Описание  технологического  процесса

Судовая операция

 Чугун в чушках поступает в порт на судах, загруженных “навалом”.

Расформирование  штабеля  магнитных марок чугуна в подпалубном  пространстве осуществляется краном, оснащенным  многочелюстным грейфером. Кран нацеливает, опускает грейфер в раскрытом положении на груз и производит захват чушек. Крановщик должен убедиться в плотном закрытии грейфера и надежности удержания груза. При неполном закрытии грейфера и угрозе падения отдельных чушек, крановщик должен открыть грейфер и повторно произвести захват груза.

Нижний слой груза  на пайоле толщиной в 0.5 м при выгрузке большей части груза многочелюстным грейфером производится краном с подгребающим грейфером. 

Кордонная и передаточная операция

После захвата чушек  портальный кран поднимает грейфер  на высоту 0.3 м и перемещает груз по назначению ( на склад или в полувагон), в зависимости от варианта работ.

Складская операция.

Формирование и расформирование  штабеля чугуна производится краном с многочелюстным грейфером.

В месте высыпания  груза кран опускает грейфер на высоту не более 0.5 метра. После прекращения колебаний крановщик открывает грейфер до полного его опорожнения.

Штабель груза ограждается  подпорными устройствами.

Вагонная операция.

Погрузка магнитных  марок чугуна в полувагон производится краном, оснащенным многочелюстным грейфером. Опорожнение грейфера производится при неполном его раскрытии на высоте не более 0.2 - 0.3 м от планширя полувагона. Груз размещается равномерно по всей площади полувагона.

Особые требования.

Суммарная масса груза  и грейфера не должна превышать номинальной грузоподъемности крана.

Перед началом выгрузки чугуна зону проноса оградить и установить предупредительные знаки “Проезд и проход запрещены”.

Не допускается нахождение людей  и выполнение каких-либо работ в  зоне действия крана.

Должны быть выставлены сигнальщики с красными флажками, не допускающие проход людей в зону проноса груза.

Складская площадь перед началом  работ должна быть тщательно очищена 

Площадка для перегрузки чугуна в чушках заранее огораживается , вывешиваются таблички, запрещающие проход и хождение людей в опасной зоне.

В зоне складирования в безопасном. хорошо просматриваемом крановщиком месте за пределами огражденной зоны выставляется наблюдающий (сигнальщик), который следит за безопасностью в зоне перегрузки.

Другие особые меры безопасности, если они необходимы, в каждом конкретном случае определяет производитель работ.

  ПРОЕКТНАЯ  ЧАСТЬ

4  ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТИПА  И   РАЗМЕРЕНИЙ  СКЛАДА

На выбор схемы механизации  оказывают влияние размерения и  расположение складов относительно причального фронта. Наиболее удобными в этом отношении являются прямоугольные склады, прилегающие непосредственно к причальному фронту по всей его длине. Усложняется схема механизации при выходе размеров склада за пределы причала. При значительном удалении складов от причалов появляется необходимость усложнять схему механизации дополнительными ПТМ.

Внутрискладскую механизацию  в  значительной мере предопределяет тип  склада: в крытых складах используются в зависимости от этажности мостовые, портальные краны, погрузчики; на открытых складах - механизмы, машины циклического и непрерывного действия, автомашины.