Tổ chức và cơ giới hóa xếp dỡ hàng xi măng bao

Tổ chức và cơ giới hóa xếp dỡ hàng xi măng bao

Lời nói đầu

Dịch vụ vận tải ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền mậu dịch thế giới thông qua việc thiết lập các tuyến đường vận tải (tuyến hàng hải, tuyến hàng không, tuyến đường bộ ) nối liền giữa các quốc gia.

Dịch vụ vận tải nhất là vận tải hàng hải đã tác động nhiều đến tốc độ phát triển mậu dịch của thế giới Trong chuyên chở hàng hóa ngoại thương trên thế giới hiện nay Trong đó Cảng biển là một mắt xích quan trọng của vận tải,

là nơi gặp gỡ của các phương thức vận tải khác nhau, là nơi có sự thay đổi về hàng hóa và hành khách từ phương tiện vận tải biển sang phương thức vận tải khác và ngược lại Cảng biển được coi là cơ sở hạ tầng, là động lực thúc đẩy nền kinh tế của đất nước Kinh tế Cảng biển đã và đang là một trong những nghành kinh tế mũi nhọn của nước ta, góp phần phát triển nền kinh tế.

Ngày nay, xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, hoạt động buôn bán ngoại thương ngày càng phát triển Hàng hóa du nhập vào Việt Nam bằng nhiều con đường trong đó du nhập bằng đường biển chiếm tới 90% tổng lượng hàng hóa xuất nhập khẩu vào nước ta bởi ưu điểm lớn nhất của nó là giá cước rẻ, điều kiện vận chuyển tương đối an toàn Để có thể phát huy ngày càng tốt hơn vai trò của Cảng trong hoạt động kinh tế của quốc gia cần phải nâng cao hơn nữa khả năng thông qua của Cảng để thu được lợi nhuận tối đa Muốn vậy thì công tác tổ chức và khai thác Cảng phải được tiến hành một cách khoa học nhất đồng thời cần tìm ra các nhân tố ảnh hưởng đến hoạt động của Cảng để phát huy những nhân tố tích cực đồng thời hạn chế những nhân tố tiêu cực

Trên cơ sở đó, thiết kế môn học Tổ chức và khai thác Cảng giúp sinh viên vận dụng được những kiến thức đã học trên lớp cùng những kiến thức thực tế thu thập được trong quá trình thực tập tại Cảng vào việc tiến hành tổ chức và cơ giới hóa xếp dỡ cho từng loại mặt hàng cụ thể, tính toán khả năng thông qua của các khâu từ đó xác định phương án tối ưu cho công tác xếp dỡ và bảo quản mặt hàng

đó

Dưới đây là nội dung Thiết kế môn học với đề tài :” Tổ chức và cơ giới hóa xếp dỡ hàng ximăng bao”.

Chương I

Phân tích số liệu ban đầu

I/ Giới thiệu về Cảng Hải Phòng.

1 Vị trí địa lý của Cảng Hải Phòng:

Cảng Hải Phòng là cảng biển có quy mô lớn nhất miền Bắc Việt Nam,nằm dọc tả ngạn bờ sông Cấm, là một nhánh của sông Thái Bình cách cửa biểnNam Triệu 30 km

Cảng Hải Phòng có toạ độ địa lí 200 51’ vĩ độ Bắc và 1060 kinh độ Đông,tiếp xúc với biển Đông qua cửa biển Nam Triệu

Cảng Hải Phòng nằm trên đầu mối giao thông nối liền các khu vực kinh

tế, các trung tâm công nghiệp của cả nước và các trung tâm công nghiệp củaTrung Quốc Cảng có đường giao thông nối liền với Hà Nội và các tỉnh phíaBắc Cảng có vùng biển thuận lợi với các vũng vịnh cho tàu neo đậu

2 Điều kiện tự nhiên, khí hậu của Cảng Hải Phòng:

c) Điều kiện khí hậu, thuỷ văn:

Cảng Hải phòng có chế độ Nhật chiều thuần khiết chí có 12 ngày trongnăm là có chế độ bán nhật chiều

Từ tháng 10 năm trước tới tháng 3 năm sau nước lên vào ban đêm Thờigian thuỷ triều lên và rút là 3R Mực nước giao thông cao nhất là 3,8 đến 4,2 m

Thuỷ chiều không ảnh hưởng lớn đối với việc xếp dỡ nhưng ảnh hưởng lớn đốivới thời gian tàu ra vào Cảng.

Cảng Hải Phòng chịu ảnh hưởng của thời tiết miền Bắc Việt Nam Mỗinăm có bốn mùa, lượng mưa trung bình là 1800ml Những ngày mưa Cảngngừng công tác xếp dỡ Thời gian chiếm từ 29 đến 30 ngày/năm

Cảng chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính: gió Đông Nam từ tháng 5đến tháng 10, gió Đông Bắc từ tháng 10 - 4 năm sau Khi có gió lớn công tácxếp dỡ gặp nhiều khó khăn đặc biệt đối với hàng rời Gió từ cấp 6 trở lên, sựlàm việc của các xí nghiệp xếp dỡ gặp nhiều khó khăn

Cảng Hải phòng gặp nhiều ảnh hưởng của gió bão, khi có bão Cảng phảingừng làm việc Bão thường có từ tháng 5 - tháng 8, trung bình mỗi năm có 6đến 9 cơn bão Hàng năm cảng có một kế hoạch chi phí cho việc phòng chốngbão Cảng thường phải ngừng hoạt động từ 10 đến 12 ngày trong năm do ảnhhưởng của bão

Cảng Hải Phòng nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa

80% Độ ẩm ảnh hưởng lớn đến công tác bảo quản hàng hoá, dễ gây hiện tượng

đổ mồ hôi vì vậy phải thường xuyên theo dõi để có biện pháp kịp thời

Sương mù thường xuất hiện vào sáng sớm mùa đông, có ngày sương mùdày đặc, làm việc không an toàn, tốc độ làm hàng chậm, kém năng suất, đặc biệttàu bè ra ngoài Cảng khó khăn, dễ gây tai nạn, chậm trễ giờ tàu ra vào Cảng do

đó cũng gây ảnh hưởng lớn đến việc khai thác ở Cảng

Cảng Hải phòng nhìn chung không có lũ lớn nhưng về mùa mưa trongsông Cấm lũ tràn về gây ảnh hưởng đến công trình, tàu thuyền qua lại khu vựcCảng rất khó khăn nhất là những máng làm hàng trong mạn rất khó cập mạng sàlan vào tàu Có khi lũ lớn gây ảnh hưởng đến công tác xếp dỡ hàng hoá Do ảnhhưởng của lũ lụt, hàng năm Cảng phải ngừng sản xuất từ 3 đến 5 ngày

II/ Hàng đến cảng.

1. Lựa chọn hàng

-Loại hàng: Xi măng (bao)

-Trọng lượng: 50kg / bao

- Tính kỵ nước: Khi gặp nước xi măng sẽ trở thành chất keo và diễn raquá trình thuỷ phân, sinh nhiệt và đông cứng

- Tác dụng với chất khác:

+ Chỉ cần 0,001% đường thì xi măng mất tính đông kết

3 Yêu cầu trong vận chuyển, bảo quản và xếp dỡ:

nhận vận chuyển xi măng có t0<400C

- Trời mưa không được xếp dỡ xi măng

- Phương tiện vận chuyển xi măng phải khô sạch, phải có vật liệu cách lisàn tàu, hầu tàu, hầm tàu phải có nắp, bạt đậy kín

- Xi măng xếp trong kho phải cách đất 50cm, nếu là nền gạch cách 30cm,cách tường kho 50cm

- Công nhân xếp dỡ phải có đủ phòng hộ lao động

- Khi vận chuyển xi măng, người vận tải yêu cầu người chủ hàng phải cóbao dự trữ tuỳ theo số lần xếp dỡ mà tỷ lệ bao dự trữ từ 3-8%.

4 Các đại lượng đặc trưng cho hàng đến Cảng:

n ng T

Qmax = ×

(Tấn/ngày)Trong đó

Tn : Thời gian kinh doanh của cảng trong năm (Tn = Tcl - Ttt) (ngày)

k.Tcl)

24

(giờ/ca)

Lượng hàng hóa chuyển thẳng theo quá trình (1) :Q1 =(1 − α)×Q n

(Tấn)Lượng hàng hóa lưu kho tuyến tiền theo quá trình (2):Q2 =α×Q n

(Tấn)

Tổng dung lượng kho tính theo lượng hàng hóa lưu kho

bq t Q

h

E = ng × ×

(Tấn)

Trong đó: α

2

Q Q Q

Q

++

=α

'

1

Q Q Q

Q

++

=γ

Kết quả tính toán của các chỉ tiêu được thể hiện trên bảng sau:

STT Ký hiệu chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị

19 ∑E h Tấn 1236,087

III/ Đề xuất sơ đồ cơ giới hóa xếp dỡ

1 Khái niệm sơ đồ cơ giới hoá xếp dỡ:

Sơ đồ cơ giới hoá xếp dỡ, là sự phối hợp nhất định giữa các máy móc xếp dỡ

ở tuyến cầu tàu, cũng như các thiết bị phụ dùng để cơ giới hóa xếp dỡ hàng trongcảng

2 Biện luận để chọn sơ đồ cơ giới hóa thích hợp:

Việc lựa chọn sơ đồ cơ giới hóa thích hợp nhằm tối đa hóa công tác khaithác của cảng, để đạt đợc hiệu quả cao nhất cho công tác xếp dỡ và đảm bảogiải phóng tàu nhanh Việc lựa chọn sơ đồ cơ giới hóa phụ thuộc vào các yếu tốnhư : lưu lợng hàng tới cảng, chiều của luồng hàng, đặc trưng của hàng hóa tớicảng, điều kiện khí hậu, kho và vị tri xếp dỡ của kho, các phơng tiện đến cảng

Căn cứ vào đặc tính của loại hàng (Ximăng bao) là loại hàng cần phải tránh

ẩm, ướt, phải bảo quản nơi khô ráo Với đề bài này chiều hàng nhập, khối lượnghàng đến Cảng trong năm là: Qn = 175000 (T/năm), các điều kiện địa chất, thuỷvăn, loại phương tiện vận tải là tàu thuỷ, sà lan và ô tô ta đưa ra 3 sơ đồ cơ giới hoásau:

* Sơ đồ cần trục chân đế kết hợp với xe nâng

- Ưu điểm: Có tính cơ động cao, có thể làm việc theo nhiều quá trình xếp

dỡ, năng suất xếp dỡ cao, chi phí đầu tư ban đầu không quá lớn Cảng có thể sửdụng tối đa các máy móc để thực hiện quá trình xếp dỡ

- Nhược điểm: Tốc độ của xe nâng chậm kéo dài thời gian xếp dỡ và đỗbến của tàu, hạn chế về tầm với , không thể với ra quá xa bãi đợc.

* Sơ đồ cần trục chân đế kết hợp với ô tô và xe nâng

- Ưu điểm của sơ đồ này: Năng suất xếp dỡ cao, tầm hoạt động của sơ đồlớn

- Nhược điểm: Do sử dụng nhiều thiết bị nên vốn đầu tư lớn, nếu khôngkhai thác hiệu quả sẽ dẫn đến lãng phí

* Sơ đồ cần cẩu tàu kết hợp với toa xe và xe nâng

- Ưu điểm:

+ Vốn đầu t ít

+ Chi phí cho công tác xếp dỡ nhỏ+ Tính cơ động cao, sử dụng hiệu quả cần cẩu tàu

- Nhược điểm:

+ Tầm với hạn chế+ Năng suất xếp dỡ thấp, không tận dụng được trang thiết bị củacảng, cảng không chủ động được trong công tác xếp dỡ

Qua phân tích ưu nhợc điểm của 3 sơ đồ cơ giới hóa trên và hàng hóa tớicảng là hàng xi măng bao,lượng hàng tới cảng trong năm là 175000 tấn, chiềuhàng nhập Để đảm bảo công tác khai thác cảng đạt hiệu quả cao ta chọn sơ đồ cơgiới hóa số 1

IV/ Thiết bị xếp dỡ và công cụ mang hàng

1 Thiết bị xếp dỡ tuyến tiền được sử dụng là cần trục chân đế với các

đặc trưng kỹ thuật cơ bản như sau (Cần trục chân đế KИPOB 5 Tấn):

2 Phương tiện vận tải bộ:

-> Ưu điểm: giá thành rẻ, nhẹ, xếp được nhiều bao trong một lớp.

-> Nhược điểm: mau hỏng, hay thấm nước do đó phải dự trữ

5 Lựa chọn phương tiện vận tải biển

Ta chọn phương tiện vận tải biển là tàu hàng khô Do mực nước thấp nhất ở cảng là 6m nên ta chọn tàu có mớn nước đầy hàng < 6m Chọn tàu đến cảng là tàu CITADEL

Tốc độ: 10,3 knot Gross Tonnage:3990 T

Số bao xếp trên cao bản phải làm sao thoả mãn điều kiện đảm bảo an toàncho thiết bị xếp dỡ cũng như hàng xếp được chắc chắn và sử dụng tối đa sứcnâng của công cụ mang hàng

Trọng lượng một lần nâng của cao bản được tính như sau:

Gh = nb*nl*qb (Tấn)Trong đó :

- nb: số bao xếp trong một lớp : nb= nn nd (bao)

- nd : số bao trong một lớp xếp theo chiều dài cao bản

b

cb d l

L

n =

cb d b

L

n =

(bao)

- nn: số bao trong một lớp xếp theo chiều rộng cao bản

b

cb n

h h

hb: Chiều cao của một bao (m)

* Kiểm tra nâng trọng của thiết bị xếp dỡ: Gn ≥ Gh + Gcc

Để đáp ứng nhu cầu bốc xếp lượng hàng là 175000 tấn/ năm, Cảng HảiPhòng lại nằm ở cửa sông nên công trình bên phải được thiết kế kiểu thẳng

MNTN 6 (m)

MNCN 8(m)

đứng là thích hợp nhất, đặc biệt là cần phải có khả năng chịu lực lớn, thi côngnhanh, đóng được cả vào vùng nước cứng Vì vậy thuận lợi nhất là ta sử dụngcông trình bến tường cọc 1 tầng neo

III/Kho và các kích thước chủ yếu của kho:

1 Diện tích hữu ích của kho (F h ) [ ]H γ

E

F h = ∑ h

(m2)Trong đó:

2.Diện tích xây dựng của kho (F XD ) : FXD = (1,3÷1,45) x Fh ( m2)

Chọn FXD =1,35 x Fh ( m2)

3.Chiều dài của kho (L K ) LK = (0,95÷0,97) x Lct (m)

Chọn LK = 0,97 x Lct (m)

Trong đó

Lt : Chiều dài lớn nhất của tàu (m)

(m)

chiều dài của kho theo Bqc

5 Chiều cao của kho (H K )

mét

6 Kiểm tra áp lực thực tế xuống nền kho (P tt )

F bq t G tt

G= α ×

(T)

Thỏa mãn điều kiện Ptt≤ [ ]P

Với [ ]P

là áp lực cho phép trên 1m2 nền kho (T/m2) [ ] [ ]P = H × γ

Kết quả tính toán và điều kiện kiểm tra được thể hiện qua bảng sau:

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KHAI THÁC

CHỦ YẾU

I LƯỢC ĐỒ TÍNH TOÁN:

Từ sơ đồ cơ giới hóa đã lựa chọn ở chương 1, ta có thể chuyển sang lược

đồ tính toán như sau:

2’

Các quá trình tác nghiệp trên lược đồ:

Quá trình 1: Toa xe-Tàu

Công nhân lấy hàng từ toa xe, lập mã hàng ở trong toa xe, móc hàng Sau

đó cần trục chân đế đưa hàng lên tàu ở trên bãi có 1 bàn làm hàng đặt sát toa

xe, ở đó có một bộ phận công nhân dỡ mã hàng xếp vào toa xe

Quá trình 2: Cầu tàu-Tàu

Công nhân lấy hàng từ xe nâng, lập mã hàng, móc hàng vào cần trục Sau

đó ra hiệu cho cần trục đưa hàng lên tàu

Quá trình 2 ’ : Kho-Cầu tàu

Xe nâng vận chuyển mã hàng từ kho ra cầu tàu để chuyển lên tàu

Quá trình 4: Toa xe - Kho

Quá trình công nhân sẽ lấy hàng trong bãi và xếp lên ôtô ở tuyến hậu

II TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT CỦA CÁC THIẾT BỊ TRÊN SƠ ĐỒ:

1 Năng suất của thiết bị:

1.1 Năng suất của thiết bị tuyến tiền:

a.Năng suất giờ: ( P h i )

i i

hoặc i=2) Trong lượng 1 lần nâng phụ thuộc vào cách lập mã hàng và công cụ mang hàng (ở trường hợp này công cụ mang hàng là cao bản)(T)

i

CK

Thời gian chu kỳ được xác định đối với thiết bị là Cần trục chân đế theo công thức:

tm ,t’m:là thời gian móc có hàng và tháo không hàng tm , t’m lấy từ 20 ÷25 (s)

tt, t’t: thời gian tháo có hàng và tháo không hàng (s) tt, t’t lấy từ 20 ÷25 (s)

tn=t’h :thời gian nâng có hàng; thời gian hạ không hàng (s)

Được xác định theo công thức:

) ( 3 2

k V

H t

t

n n

n h

th=t’n: thời gian hạ có hàng; thời gian nâng không hàng (s)

Được xác định theo công thức:

) ( 3 2

k V

H t

t

n n

h n

k n t

t

q q

q = = α + ÷

Trong đó:

α: góc quay

Đối với quá trình (1) và (3) thì α=90o

Đối với quá trình (2) thì α=180o

n: tốc độ quay

Kq: hệ số sử dụng tốc độ quay, kq= 0,7 ÷ 0,9

Tính chiều cao nâng (Hn), chiều cao hạ (Hh) của quá trình (1) và (2)

* Quá trình (1): Toa xe - Tàu

0,5 h d

T TB

H t /2

H

n H

MNTB

Khi đó:

5 , 0 )

( ) 2

TB n

(m)

Hh = h + 0,5 (m)Trong đó:

h: Chiều cao của toa xe

0,5: Chiều cao an toàn

* Quá trình 2: Cầu tàu- Tàu

5 , 0 )

( ) 2

MNTN MNCN+

(m)

d: Khoảng cách từ mặt đất đến sàn toa xe (d= 0,8; 1; 1,2)m

h: Chiều cao của toa xe (m)

1.2 Năng suất ca của thiết bị :

Tng: Thời gian ngừng việc trong một ca (giờ)

1.3 Năng suất ngày của thiết bị:

ca i ca i

ng P n

(Tấn/máy_ngày)Với nca là số ca làm việc trong ngày (ca)

Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau:

STT Chỉ tiêu Kí hiệu Đơn vị i=1 i=2

2 Năng suất của thiết bị phụ

2.1.Năng suất giờ (

p h

P

)

hi i CK

T

(T/M-giờ)

- Ghi :Khối lượng hàng một lần nâng của TBTP theo quá trình i ( Tấn)

- Tcki: Thời gian chu kỳ của TBTP làm việc theo quá trình i

CKi T

= t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7 + t8 + t9 + t10 + t11 (s)

+ t1: Thời gian đa lưỡi nâng vào lấy hàng và đưa hàng về tư thế vận

chuyển (8-12 s)

+ t2: Thời gian quay xe khi có hàng (10-12 s)

h V

L

t3 =

+ t4: Thời gian đưa khung nâng vào vị trí xếp hàng (5 ÷8s)

+ t5 là thời gian nâng lưỡi nâng khi có hàng (s)

n

n V

+ t7 :Thời gian hạ khung nâng khi không có hàng (5 ÷8 s)

+ t8 :Thời gian hạ lưỡi nâng khi không có hàng, t8 = t5 (s)

+ t9 :Thời gian quay xe khi không có hàng, t9 = t2 (s)

+ t10 :Thời gian xe chạy không hàng (s) t10 = 0

2K + ÷

B

(m)

+ t11 :Thời gian chuyển đổi các tay cầm điều khiển trong một chu kỳ (5 ÷10s)

2.2 Năng suất ca P cai

Tca : Thời gian làm việc của một ca (h)

tng :Thời gian ngừng việc trong 1 ca (h)

3.3 Năng suất ngày P ngi

ca ca

ng P n P

i

(Tấn/m_ngày)

nca :Số ca làm việc trong 1 ngày ( ca/ngày)

Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau:

a) Các tham số cơ bản:

2

Q Q

Q Q

TT

α α ρ

(Tấn/ M- ngày)Trong đó:

P1: Năng suất ngày làm việc của thiết bị tuyến tiền theo quá trình ngày)

1(Tấn/M-P2: Năng suất ngày làm việc của thiết bị tuyến tiền theo quá trình ngày)

2(Tấn/M-c) Số lượng thiết bị tuyến tiền tối thiểu bố trí trên toàn tuyến cầu tàu:

TT

ng TT

Q N

ρ

max min =

(máy)

d) Số lượng thiết bị tuyến tiền tối thiểu bố trí trên một cầu tàu:

TT M

P T n

ρ

×

=

min 1

(máy)Trong đó:

M

bao nhiêu tấn (Tấn)

T: Thời gian làm việc trong ngày (giờ).

e) Số lượng thiết bị tuyến tiền tối đa bố trí trên một cầu tàu:

2

b2.R

2.aLn

1 min

1 max

max

n N

k n

Q n

TT

TT y

ng

ρ (cầu tàu)

Trong đó:

ky: Hệ số giảm năng suất do việc tập trung thiết bị (0,85÷1)

85 , 0 4

9 , 0 3

95 , 0 2

1 1

1 1 1 1

K n

K n

K n

K n

g) Thời gian xếp dỡ cho tàu:

1 k P P n

Q T

y

T XD

α α

(ngày)Trong đó: QT trọng tải thực trở của tàu (Tấn)

h) Khả năng thông qua của tuyến tiền:

=Π

rc XD t

TT ct y TT

T T Q

k k n

n 1 .ρ

(Tấn/ ngày)Trong đó:

Qt: Trọng tải thực trở của tàu (Tấn)

CT

1

≤ +

=

RC XD

XD CT

T T

T K

XD

RC

i) Kiểm tra số giờ, ca làm việc thực tế của thiết bị tuyến tiền trong năm: