船用起重机技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

近几年来，船用起重机的品种及数量在不断增加，除一般的货物吊机（起重机）外，还有集装箱吊机、软譬吊、折臂吊、抓斗吊、龙门吊、平台吊及各类辅助吊机。上述各种用途的起萤机主要有以下几个特点：

1、电-液传动起重机被广泛采用，其优点为启动电流小，工作过程中对船舶电站冲击小，容易实现恒功率控制，可合理使用电力系统，容易实现无级调速和采用各种安全措施，操作方便、可靠。

2、起重机采用了优化设计和可掌性设计方法。整个设计工作全部采用了CAD，使整机的布局合理，性能优越。

3、除满足一般的工作环境外，还能适应各种恶劣的工作环境，如在北极地带，吊机在低至-50℃情况下仍能工作。

4、所有类型的起重机都采用标准零部件装配而成，给今后的维修、保养工作带来了方便。5、塔身和臂架均采用箱形结构，线条简洁，工艺性好。全封闭塔身钢结构为所有零部件提供了防海水腐蚀的安全屏障。

现代远航对船舶的配套设备要求越来越高。集装箱船舶的专用吊机的体积很小，仅占一只集装箱的空间。多用途船舶是近几年发展较快的船舶，该船所配的吊机也要求是多功能的。对散装货物需有抓斗的功能，装卸的速度要快。对一般货物，装卸量要大，同时具备能开启舱口盖的功能。对于集装箱的装卸除满足一般要求外，还需具备最小幅度2～3m。以便提高装箱数量及合理布置。除上述种种要求外，吊机还需重心低，重量轻，提高船运平稳性及载货容量。内河航运船舶的吨位小，加上沿河桥梁的设置，所以其吊机首先应满足重心低、吊机塔身低、工作幅度大的条件，这样才能适应内河航运的要求。

第二节 产品工艺特点或流程

现代船舶的发展，对起重机的要求越来越高，运用计算机CAD系统的辅助设计，使设计工作优化便捷。

1、塔身及臂架钢结构的设计

起重机塔身及臂架大多为箱结构，这种结构的受力应变为连续分布。以往，这种结构的受力计算均凭经验选择若干个主要应变点，然后将设计好的箱形结构再上大型计算机，建立受力模型后，再重新校核计算。这样的设计程序需消耗大量的时间及人力，而且费用也较大。为了改变这一状况，现行臂架及塔身钢结构的设计均由智能型的计算机自动完成，并自动绘制出结构图及有关零件图，而且可同时作出该结构的应力应变图，便于设计的局部修改及制定相应的焊接要求。由于采用了智能型计算机，除了受力计算快捷外，它还可同时按人类工程学的要求设计，并可对冷焊工艺性能进行综合考虑。

2、动力单元的布置及装配

起重机虽有多种类型，但大多数均可由标准零部件装配而成。这些零部件在塔身内和管路系统中的布置却是一件十分费脑的工作，若设计者一处考虑不周，往往会牵动全局。使用计算机将会十分方便，设计者可根据总体设计所制定的液压原理图，分别选择所对应的零部件输入计算机。计算机将根据原理图的要求及塔身空问布置的情况，合理地碧出所有动力单元在塔身空间的布置情况及管路合理走向。设计者可根据实际情况分析，再作局部修改，并可指令计算机绘出装配图，设计者可方便地完成其它辅助工作的设计。

3、控制单元的设计

起重机的控制主要通过电信号来控制各个液压执行元件的动作。电控部分主要是电源控制及电力分配箱，另一个则为电子信号微处理器及控制箱。这些控制箱的设计，只需按电气原理图，选择质优价廉的零件糖入计算机后，所有这些元件能通过计算机的帮助合理布置。由计算机绘制出该控制箱内元件的装配位置及线路走向，同时给出该控制箱的外形尺寸，一次完成所有控制部分的设计绘图工作。

目前船用起重机的制造主要体现在钢结构上，而钢结构的制造主要从下述三个方面控制。

1）材料的选择

国内所生产的各种船用起重机，对钢板的要求都比较讲究。首先钢板的等级为D级钢板的强度在24～36kg／mm2，大部分船用起重机为了使设计的结构合理、体积小，一般都采用36kg／mm2。级的低合金高强度钢板。

2）焊接

焊接是起重机钢结构制作中的重要环节。除焊接前的准备工作外，操作者需有一定的能力并具有船级社认可的证书。焊接一般都采用CO2气体保护，使焊接性能易于保证，而且变形小。为了消除钢结构的内应力，一般都采用退火及振动时效的方法来实现。

3）钢板的处理

钢板的处理主要在两个方面：一是钢板表面的喷丸或喷砂处理，需达到Sa2.5级以上，以去除原钢板表面的锈蚀及氧化皮，提高油漆的附着力，二是在钢结构完工后的油漆需有三度，即底漆、中层漆及面漆，漆膜总厚为140～160μm，以达到油漆的附着力及防海水腐蚀的最佳效果。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

由于引进国外的先进技术，船用起重机的设计与材造技术均有长足的进步。目前，船用起重机液压系统有很大的改进，主要表现在下述几个方面；

1、液压元件集成化

液压元件在体积方面向小型集成化发展，一般阀件向插装阀方面发展。

液压泵与溢流阀、伺服阀、电磁换向阀等元件的集成一体化已普遍使用。作为液压系统的执行元件液压马达，可以根据工作需要与双速阀、安全阀、电磁换向阀、换油阀等元件组合一体。

上述主要元件集成化，使液压系统简便，大大减少了配管的工作量，便于维修保养并减少系统泄露等。

2、比倒控制广泛应用

如起重机液压系统，用比倒电磁变量机构来实现比例控制。而变幅等开式系统则采用电磁或手动比例作复合阀进行操纵，达到无级调速的目的，以提高起重机的操作性能，降低操作力，降低启动、制动冲击。

3、提高空钧速度

为提高装卸效率，节约装机功率，一般采用恒功率控制及双速控制。如起升回路中，就是利用比例控材的变量泵与双速马达达到大范围无级调速，而起升回路中，则利用泵变量机构中的功率调节器，使起升速度能随负载变化而变化。这样便使吊机在减载或空钩运行时速度可达满载速度的2～3倍。

4、电控系统插件弛

电控系统由原来的分立元件改为插件板，使元件集成度大大提高，控制箱尺寸缩小。由于电控箱元件的插件化，插件板上设有各种功能指示、故障指示及相应的调节旋钮和数字显示器使液压系统的控制性能有明显的改善，也方便了维修和调整。

5、双拼形式的吊机正在广泛采用

近几年因多用途船舶的发展，用两台单吊装在一个公共旋转平台上，由一人同时操作两台吊机。来完成装卸集装箱等大件的工作。与此同时也发展了用微机来控制这一功能的实现，这也是一种新的控制方法。

6、改善吊具结构，提高作业效率

吊具的稳索装置和摆动定向装置是利用传感器信号接受器来完成快速定位功躬，以提高作业效率。

7、改善一些辅助元件的连接密封性能

如液压系统中的管路连接，现大都采用锥面24°O型圈或锥面37°硬管接头，使密封可靠性有了很大提高。

综上所述。为了我国造船事业的发展，有必要进一步学习消化国外的先进技术，发展我国自行设计的船用起重机，更好地为船舶配套服务。

第二部分 船用起重机国内市场综述

第一节 船用起重机市场现状分析及预测

随着经济全球化的不断深入，国际货物交易量持续上升，对已经几近饱和的全球航运运力提出了新的要求，世界许多国家和地区都加快了现代化的集装箱港口建设的步伐，大型集装箱起重机作为集装箱船与码头之间的主要装卸设备得到了迅猛发展。

集装箱起重机的起升速度已经从巴拿马型岸桥的50-l20m/min，增加到现在的90-200m/min，起重机的电动机功率已经达到690kW×2，若选为交流电机，则是目前起重用变频电动机的最大规格了。小车速度已从常规巴拿马型的120m/min增加到现在的240m/min，并正在向300-350m/min的速度发展。

采用双箱吊具作业。据统计，一船集装箱中约60%以上是20’箱。双箱作业新型吊具的应用，使每次能同时装卸2个20’的集装箱，效率平均提高25%以上。在一台集装箱起重机上除了使用双箱吊具外，沉默近十年的双小车系统也已在德国汉堡港重新出现。它是在现代高技术基础上的双小车系统。该系统采用前后两个小车。前一个小车有司机操作，承担船与转接平台之间的集装箱搬运；后小车无司机，完全自动地实现集装箱在转接平台与AGV系统(自动拖运架)之间的搬运，转接平台设在集装箱起重机距船最近的海侧下横梁上。因此，效率大为提高，理论上可达55至60个循环，折合80～100TEU/h。

国内较有影响公司的岸边集装箱起重机的性能参数

第二节 船用起重机产品产值分析及预测

进入21世纪以来，我国的造船工业走了快速发展的轨道，各大主力船厂承接的船舶吨位从几万吨发展到十几万吨，年造船能力也普遍跃上百万吨水平，造船模式也相继从船台造船转向船坞造船，大型造船门式起重机的需求也大幅度增加。随关中船长兴、中船龙穴、青岛海西湾、舟山金海湾、靖江新时代、太平洋集团扬州大洋等大型国营和民营造船基地的建设，大型造船门式起重机也进入了一人大型集中建造的黄金时期，目前，整机自重470吨、载重70吨，在全球范围内只生产了30台，最近的8台都是在大连生产的。起重机的提升能力从600t上升到900t，跨度从170米增加到239米，目前，已经建成的和在建的大型造船门式起重机有几十台。预计未来几年大型船用起重机的产值还将继续保持较快的速度增长。

第三节 船用起重机市场需求分析及预测

1、国际市场需求分析及预测

全球约90%的国际贸易涉及海上运输，海运中的集装箱化率已经超过三分之二。世界经济的增长及国际贸易集装箱化率的提高拉动了全球集装箱专用码头建设，从来也拉动了世界港口机械需求稳定增长。

预计在2006-2010年期间，遍布全球85个国家的港口运营当局将有超过260个项目将于港口投资建设，其中购置岸桥的支出更将达到92亿美元，平均年需求在20亿美元左右。

全球岸桥及场桥的更新需求预测：全球集装箱起重机保有量已达10389台，其中岸桥4035台，场桥6354台。集装箱起重机的设计使用寿命一般为20年，随着集装箱运输船数量的大幅度增加及大型化趋势，使得集装箱起重机更新速度正在加快。按照3-5%的更新率，每年有120-200台岸桥和190-320台场桥需定期折旧更新。

由于全球集装箱船舶运输的快速发展，港口装卸压力越来越大，促使集装箱起重机设计水平、装卸能力和效率、装卸稳定性、自动化控制等方面的技术获得快速发展，实际更新速度也在加快，如振华的双40英尺起重机，在提高效率的同时也创造了新的需求，有助于推动产品的更新换代。

2、国内市场需求与预测

2003年造船600万吨，占世界市场10％，比上年增长46％，2004年我国船舶工业承接新船订单为1800万吨，比上年增长173％。到2005年造船完工量1212万吨，承接新船订单1699万吨，手持船舶订单达到3969万吨。我国造船的总吨位继韩国、日本之后居世界第三位。发展的目标是在2015年成为世界第一造船大国。在“十一五”期间将对重点船舶制造基地扩建和进行技术改造，完善基础设施、扩大造船能力。大跨度、高起升的造船门式起重机、大吨位门座起重机和大跨度桥式起重机等，将有较大需求。

第四节 船用起重机消费状况分析及预测

1、船用起重机的应用情况

世界集装箱船队越来越向大型化发展，不仅8000箱、9000箱位的集装箱船相继建造并投入运营，40英尺的大箱也已唱主角，占总量达六成。大型化使集装箱码头面临提高装卸效率的压力。此前，同时起吊两个20英尺标准箱的起重机已经投入运营。

集装箱正面吊运机用来完成集装箱的装卸、堆码和水平运输，具有机动性强、作业效率高、安全可靠、操作简便等优点。民用叉车和集装箱正面吊均可实现多层堆码，集装箱正面吊还可实现跨箱作业，港口轮胎式起重机可实现较远距离的起吊和移位。但由于只是在港区内使用，这3种机型重心低，前桥荷载大，离地间隙小，越野通过能力一般不予过多考虑，环境条件适应能力较低。

2、未来船用起重机发展趋势

随着造船工业的发展，1万标准箱以上的大型集装箱船舶和大型液化气船舶建造需求也越来越多。为了缩短船舶的建造周期，大量的舾装工作在分段总组前完成，使得分段总组的重量和尺度也越来越重和越来越大，所以客户要求造船门式起重机的跨度越来越大，提升重量也越来越重。

随着管理现代化的要求，这类起重机的管理系统与车间、厂级管理系统的联网，也将提上议事日程。目前我们在设计时，一般预留了用于通讯联网的光缆接口装置，但目前尚无一家投入使用。相信在不久的将来，这一管理系统将会逐步实现。

第五节 船用起重机价格趋势分析

船用起重机价格统计

以上数据表明，我国船用起重机的价格基本在18万元左右，由于今年经济危机的影响，钢材价格出现了较大波动，主要趋势是价格下降，船用起重机的制造成本也随之降低，预计其价格可能有所下降。

第六节 船用起重机进出口量值分析

1、大连重工甲板门式起重机出口欧美

2006年，重工•起重集团与芬兰科尼公司签订了4台甲板门式起重机的销售合同，这是该企业迄今为止签订的自营出口欧美市场金额最大的一笔合同，合同总额达534万美元，制造重量约1400吨。本合同产品于新加坡MASTERBULK航运公司的专用货船上，用于自行装卸原木和纸卷等产品，每台机器起重量70t，跨度32.26m，是重工•起重集团首次承揽制造的起重机新品种。

2、全球最大船用门式起重机旅顺新港起航出口日本

日前，由大连起重矿山机械有限公司加工制造的两台自重470吨、载重70吨船用门式起重机从旅顺新港顺利起航，运抵日本大岛船厂。

这种船用门式起重机是由芬兰科尼起重机公司为新加坡马士德堡船务公司设计的配套产品，由大连起重矿山机械有限公司生产制造，是目前世界上最大的、完全自动化、具备国际领先水平自卸能力的船用多功能门式起重机。接到科尼公司定单后，大矿公司从08年2月份开始投料生产，到09年1月份如期调试完工，产品工艺和质量完全过关，并得到芬兰方面的高度评价。

2、振华港机公司出口至37个国家

拥有20多项具有自主知识产权的起重机科技成果的上海振华港机公司（ZPMC），连续6年的订单数居世界集装箱港机业榜首。已建造的1500多台的起重机，出口到37个国家的70多个港口和码头，占世界港机市场50%以上的份额。