王吉磊 上海鐵路局上海新上鐵實業(yè)發(fā)展集團有限公司

鐵路煤炭運輸抑塵設備技術改進的探討

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在闡述煤炭抑塵站設備工藝流程的基礎上，系統(tǒng)分析抑塵設備在設計、運用及保養(yǎng)中存在的問題，針對目前實際情況，探討解決問題的思路和辦法，并進行必要的技術革新。

鐵路；煤炭運輸；抑塵設備；技術改進；探討

煤炭在鐵路運輸過程中拋灑、揚塵造成的貨損和環(huán)境污染，以及灑落煤炭長期對線路和行車設備腐蝕造成的安全隱患，一直是鐵路運輸難以解決的問題。利用防揚塵高效覆蓋劑對運煤車輛進行表面噴灑，可有效控制運輸過程中煤炭的拋灑和揚塵。根據(jù)原鐵道部《關于做好煤炭鐵路運輸抑塵工作的通知》（運營貨管[2009]734號）和《關于調整部分客貨運雜費費率和公布鐵路煤炭抑塵運輸及費目費率的通知》（鐵運[2009]224號）的有關要求，煤炭抑塵站建設已覆蓋全路。

按照原鐵道部在全路開展煤炭運輸抑塵處理的工作部署，從2010年5月始，上海鐵路局陸續(xù)建設了22個抑塵站（點），購置安裝了各類抑塵噴灑作業(yè)設備27臺（套），基本實現(xiàn)了局管內煤炭鐵路運輸抑塵處理全覆蓋，年作業(yè)量近1.2億噸，實現(xiàn)抑塵費收入2.3億元，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 煤炭抑塵站設備工藝流程

煤炭抑塵站主要由配液系統(tǒng)（由抑塵劑制備設備和貯存設備組成）和噴灑設備（由噴灑控制系統(tǒng)和噴灑設備構成）組成。配液系統(tǒng)主要包括加料機、攪拌罐、儲液罐；噴灑系統(tǒng)主要包括噴灑泵、清洗液罐、液面控制系統(tǒng)、噴灑設備系統(tǒng)。固定式噴灑設備包括龍門式、擺臂式和對噴式3種噴灑裝置。

在噴灑設備運行時，儲液罐提供調配好的抑塵劑溶液，經(jīng)噴灑泵提升至噴灑設備通過傳動連接裝置旋轉遮擋滾筒實行噴灑作業(yè)。列車完成通過時，裝置自動切換到清洗噴頭，清洗液回流至儲液罐。

2 目前抑塵設備存在的問題

通過近幾年的使用實踐，對設備所發(fā)生的問題和故障的統(tǒng)計、分類、系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)無論從設計、運用，還是維修等方面都存在著一定的問題和不足。

2.1 設計方面

（1）系統(tǒng)布局不合理。主要是罐子、管道、閥門較多，安裝空間顯局促、凌亂，清洗罐顯多余，利用率不高。對噴式噴灑裝置笨重，上重下輕致噴灑塔架穩(wěn)定困難，在線路側對行車安全影響令人擔憂；擺臂式擺臂起升高度不夠，液壓升降、轉向至機后方能作業(yè)，由于設備故障、人為操作因素影響行車安全問題不能忽視；噴頭價格高且易故障損壞，成本費用大；噴灑裝置上、下抑塵液管道管壁薄、材質差、壽命短，電線、電纜非品牌產(chǎn)品，質量較差。

（2）控制系統(tǒng)不完善，自動化程度低。主要是視頻攝像頭設置不完善，監(jiān)控不全面；缺少測速和車號識別裝置，無法實現(xiàn)按列車運行速度自動調整噴灑量；鉤檔識別裝置不靈敏，無法準確實現(xiàn)鉤檔間自動間隔噴灑，致抑塵液噴灑到煤炭表面不均勻，影響抑塵質量和造成抑塵液噴到路基、地面污染、浪費。

（3）攪拌裝置選型不當。上置式攪拌裝置是利用電機帶動葉片，旋轉產(chǎn)生下壓力方式攪拌液體，易使抑塵液攪拌不均勻，形成后期沉淀，攪拌電機震動損壞，故障多。

2.2 運用方面

（1）加料困難，水、料混合不同步。主要是預溶加料機位置較高，進料口小、易堵塞，致人工加料緩慢、困難，職工勞動強度大。水流速快，料溶化慢，混合配比不同步，造成水多、抑塵劑少，抑塵液配比濃度達不到標準要求。

（2）噴灑裝置故障率高。主要是擺臂式設備擺臂前端易下垂、傾斜，擺臂圈筒翻轉不到位，噴嘴易銹蝕、毀壞等。

（3）抑塵液噴灑浪費，污染、腐蝕設備。一是擺臂式車輛鉤檔停噴是靠光電系統(tǒng)識別車輛并反饋給PLC，控制伺服電機帶動圈筒翻轉存儲噴灑液實現(xiàn)停噴，期間噴灑液仍然泵出，第二輛車到達后，PLC再次反饋信號圈筒翻轉，存儲液體全部倒出，造成車輛初始抑塵液過多，浪費量約為整車用量8%左右，按理論用量測算一列車浪費約50～80元左右。二是擺臂式噴頭多、壓力大，形成噴灑夾角大于車輛寬度，液體噴灑到車輛外部，對線路、環(huán)境造成污染。三是極少量外濺的煤塵和抑塵溶液散落在線路上，雖然各抑塵站都進行了噴灑線路硬面防水處理，但未實施廢液集中回收處理，造成線路積水、扣件銹蝕，給安全帶來隱患。

2.3 維修方面

（1）加料機、噴灑裝置笨重，修理需整體拆裝，現(xiàn)場條件所限，需要多人配合施工，造成維修勞動強度大、修復時間長、效率低。

（2）設備部件老化、損壞快。橡膠密封耐腐蝕性差，老化損壞快；管路多、接頭多、連接處結構復雜，液、水易滲漏；部分部件性能不良，質量差，故障多,致維修頻次增多，增加維修工作量和支出成本，也影響生產(chǎn)。

（3）電器、控制系統(tǒng)復雜，專業(yè)要求高，維修人員經(jīng)驗不足、技能不熟練，致維修效率、質量較低。

3 技術改進措施

3.1 整合優(yōu)化設備設計

（1）優(yōu)化罐體和管道布局。減少一個清洗罐，利用儲水罐代替，使儲水罐起到儲存、清洗二種水源之用，現(xiàn)有設備利用更充分；減少不必要管道、彎頭、閥門，使布局更簡潔、清晰、合理；配件、材料使用品牌產(chǎn)品，市場準入，比選采購，降低價格、保證質量。減少因配件、材料質量引起的問題、故障，保證設備正常運行，同時也降低成本支出。

（2）優(yōu)化控制系統(tǒng)，提高設備自動化、智能化水平。既有抑塵噴灑控制系統(tǒng)雖能滿足使用，但離整個作業(yè)過程真正自動化、智能化要求還很遠。如：噴灑作業(yè)需人操作；抑塵液質量無聯(lián)控；車號無識別和采集系統(tǒng)等。這都需要對現(xiàn)行系統(tǒng)進行升級和集成。首先解決噴灑作業(yè)自動化，對噴灑監(jiān)視管理、中間控制、現(xiàn)場執(zhí)行系統(tǒng)進行分工，使之能夠在使用前對設備進行自檢，當列車通過時，光電檢測識別牽引機車通過后，發(fā)出信號給PLC控制傳動減速箱，同時PLC控制計變頻器，給定電機不同頻率，進行流量和恒壓的控制，實現(xiàn)自動噴灑和鉤檔停噴，并于車輛通過后自動切換清洗，真正實現(xiàn)噴灑全自動。同時加裝抑塵液質量檢測傳感器，分析質量，并與整個系統(tǒng)PLC集成，形成聯(lián)控。此外增加車號識別和采集系統(tǒng)，采用鐵路現(xiàn)行車號識別系統(tǒng)，做到數(shù)據(jù)同步采集。這些都與可編程控制器（PLC）有關，隨著PLC的向著大網(wǎng)絡化、高的性能、好的兼容性和多功能發(fā)展，向下可以與多個PLC框架相連，向上可以與工業(yè)計算機、以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)相連構成自動化集成系統(tǒng)，基本可以實現(xiàn)以上目的，真正實現(xiàn)從制液、噴灑、采集到監(jiān)控全過程自動化、智能化。

（3）改進攪拌和噴灑裝置。將攪拌裝置由上置式改成沉入可調式攪拌，攪拌裝置固定在罐體內壁滑道上,通過鋼絲繩上下升降可調式攪拌,解決了電機震動故障多、攪拌不均勻的問題；根據(jù)設備地處黃淮地區(qū)南部，嚴寒天氣時間較短且寒冷程度不太嚴重的實際情況，去除油汀液體電加熱裝置，換裝陶瓷電加熱帶，使對噴式噴灑裝置的重量大大減輕，方便了拆卸安裝，僅用人力即可，減少了機械吊裝卸對安全的影響；對列車通過速度超出設計規(guī)定的抑塵站,可增加一排噴頭,加大噴頭密度,提高單位噴灑量來達到抑塵液噴灑規(guī)定標準；擺臂式擺臂起升高度不夠影響行車安全問題，可采取加高擺臂塔座使起升高度超出安全限界，并規(guī)定操作人員在此高度進行噴灑作業(yè)，避免了因起升高度不夠產(chǎn)生的安全影響。

3.2 改進設備運用

（1）改進加料裝置，加裝皮帶運輸卷揚裝置，方便高處下料口進料，減少人力勞動強度。調整水、料混合速比，使水流速度與抑塵劑預溶攪拌進度一致，保障抑塵液濃度達標。

（2）改進噴灑設備使用性能，解決擺臂前端下垂及傾斜問題。改變擺臂式噴灑裝置螺栓連接、螺旋銅噴頭為焊接、方形不銹鋼噴頭，改善了噴灑質量，減少了噴頭因銹蝕、堵塞產(chǎn)生的故障頻次，也降低了維修工作量和支出成本;針對擺臂升起后偏重及升降缸磨損和銹蝕造成擺臂前端下垂、傾斜問題，在擺臂后部增加配重，使支撐住兩端保持平衡，或對原液壓管路進行改造，在升降缸外壁與擺臂花架之間加裝一個液壓裝置，進行支撐或拉平擺臂以解決擺臂前端下垂及傾斜問題。

（3）增建噴灑回流設施，抑塵液回流再利用。在線路兩側增設擋墻、排水溝、積水井，安裝潛污泵、管道，將抑塵廢液集中收集處理，避免對抑塵作業(yè)現(xiàn)場土地、鐵路等環(huán)境污染，減少了浪費，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3.3 改進設備維修

（1）調整修理方式。采取現(xiàn)場總體拆裝更換，回來場內分類修理方式，減少現(xiàn)場修理時間長、勞動強度大、安全系數(shù)小等不利因素，減少了現(xiàn)場環(huán)境、工具、材料等條件的制約，提高了修理效率，場內修復設備總體組裝備用，實現(xiàn)下一次修理使用之良性循環(huán)。

（2）配齊配足易損件，增強設備維修和故障處理時效。根據(jù)使用周期，定期更換，減少配件引起的突發(fā)故障，提高了設備完好率，更好保證抑塵作業(yè)的正常進行；改進部件性能、結構及形式，提高部件質量，延長使用周期、減少故障頻率、降低維修工作量及支出成本，例如：對水、液鍍鋅管路連接由法蘭盤螺栓連接改進為管路直接焊接，即可避免法蘭盤螺栓連接處橡膠密封周期性腐蝕，水、液滲漏問題。

（3）改進、提高維修技術能力，重點是針對目前維修短板、薄弱環(huán)節(jié)，加強對電控系統(tǒng)的學習、研究，提高對電氣控制等系統(tǒng)的問題判斷、修理技術水平，掌握電控方面核心技術，減少對設計、制造廠家的依賴，更好地保障抑塵作業(yè)的正常進行。

4 結束語

鐵路煤炭運輸抑塵是新型節(jié)能環(huán)保項目，通過幾年的實踐，在抑塵設備設計優(yōu)化、運用和維修方面進行了有益的探索，尤其是在新建抑塵站設備購置安裝和既有抑塵站設備運用、維護保養(yǎng)等方面進行了大膽改進和創(chuàng)新，確保了全局抑塵作業(yè)質量達標和作業(yè)安全有序可控，取得了較好的效果。隨著國家節(jié)能環(huán)保要求越來越高，社會對煤炭鐵路運輸揚塵污染治理的期盼越來越強，優(yōu)化抑塵設備設計布局，改進設備運用和維護，提高抑塵作業(yè)質量，降低煤炭運輸過程中的污染和損失是鐵路系統(tǒng)的責任和義務。

責任編輯：王華

來稿日期：2014-11-13