張?zhí)m慶 柯波 楊柏依 夏陽(yáng)

[摘? ? 要]針對(duì)萊蕪電廠火車來(lái)煤翻卸過(guò)程中由機(jī)械、電氣聯(lián)鎖與液壓系統(tǒng)故障引起的設(shè)備對(duì)位精度不足、設(shè)備禁運(yùn)停運(yùn)與設(shè)備掉落碰撞等問(wèn)題，制定了一系列硬件與軟件設(shè)備的改造方案，并提出利用MapleSim軟件完成對(duì)液壓系統(tǒng)故障的診斷。同時(shí)，針對(duì)人工摘鉤脫鉤導(dǎo)致的翻車效率低、人工勞動(dòng)力浪費(fèi)的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了自動(dòng)摘鉤裝置，為實(shí)現(xiàn)翻車系統(tǒng)的自動(dòng)化作業(yè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]翻車機(jī);系統(tǒng)改造;自動(dòng)摘勾;全自動(dòng)控制

[中圖分類號(hào)]TD54 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–00–03

Limiting Conditions and Solutions for Automatic Operation of Car Dumper

Zhang Lan-qing， Ke Bo， Yang Bo-yi， Xia Yang

[Abstract]Aiming at the problems of insufficient equipment alignment accuracy， equipment embargo shutdown and equipment drop collision caused by mechanical， electrical interlocking and hydraulic system faults in the process of train coal unloading in Laiwu power plant， a series of transformation schemes of hardware and software equipment are formulated， and the use of MapleSim software to complete the fault diagnosis of hydraulic system is proposed. At the same time， in view of the current situation of low overturning efficiency and waste of manual labor caused by manual uncoupling and uncoupling， an automatic uncoupling device is designed， which provides a technical basis for the automatic operation of the overturning system.

[Keywords]car dumper; system transformation; automatic pick-up; fully automatic control

翻車機(jī)系統(tǒng)是燃煤電廠用于翻卸由鐵路敞車運(yùn)輸來(lái)的燃煤散料的大型卸車系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要通過(guò)翻車機(jī)與調(diào)車系統(tǒng)中的重車撥車機(jī)、空車推車機(jī)以及遷車臺(tái)等設(shè)備的機(jī)械或電氣聯(lián)鎖完成火車來(lái)煤的卸料。其系統(tǒng)中各獨(dú)立設(shè)備可根據(jù)作業(yè)運(yùn)行要求完成獨(dú)立作業(yè)，也可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行聯(lián)鎖作業(yè)，例如：翻車機(jī)本體可獨(dú)立進(jìn)行準(zhǔn)確的車輛定位、壓車、靠車、回轉(zhuǎn)、噴霧以及起振等操作，同時(shí)翻車機(jī)還可以與重車撥車機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，以保證翻車機(jī)在完成重車就位—撥車機(jī)離開(kāi)翻車機(jī)回轉(zhuǎn)范圍—大臂抬起等操作后運(yùn)行，其系統(tǒng)工藝繁雜、故障點(diǎn)繁多。

現(xiàn)階段，為保證翻車機(jī)系統(tǒng)在整個(gè)翻車卸料進(jìn)程中有序化、安全化進(jìn)行，其在翻車機(jī)控制室與調(diào)車系統(tǒng)中的各設(shè)備間設(shè)置有聲光報(bào)警、啟停信號(hào)、緊急停機(jī)按鈕、事故信號(hào)以及預(yù)告信號(hào)裝置。同時(shí)，被控機(jī)械設(shè)備的工況信號(hào)也可通過(guò)液晶顯示器顯示，來(lái)保證運(yùn)行人員實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，并在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)緊急作出反應(yīng);其中翻車機(jī)系統(tǒng)還設(shè)有自動(dòng)控制、集中控制以及就地控制等多種工作方式，以保證撥車機(jī)等設(shè)備因光電開(kāi)關(guān)損壞或無(wú)動(dòng)作而造成設(shè)備無(wú)法運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員可通過(guò)就地操作完成設(shè)備的啟停。但翻車機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制常因設(shè)備故障頻發(fā)以及手動(dòng)摘鉤等操作的限制，使其無(wú)法實(shí)現(xiàn)翻車操作的全自動(dòng)運(yùn)行。

其中，翻車機(jī)系統(tǒng)設(shè)備故障主要由電路系統(tǒng)短路、電源斷路、聯(lián)鎖條件限制、設(shè)備機(jī)械故障、液壓系統(tǒng)元件損傷以及油污粉塵污染等原因?qū)е路嚈C(jī)對(duì)位不準(zhǔn)、翻車機(jī)禁運(yùn)停運(yùn)、撥車機(jī)溜滑、壓車梁不起以及液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，裝有燃煤的待翻卸重車由撥車機(jī)牽引至翻車機(jī)前需由人工進(jìn)行重車間掛鉤的摘除，該操作降低了翻車系統(tǒng)的工作效率，浪費(fèi)了人員勞動(dòng)力且翻車環(huán)境較差，威脅到了運(yùn)行人員的身體健康。因此，筆者的工廠通過(guò)對(duì)廠內(nèi)翻車機(jī)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其原因進(jìn)行了查找分析，并針對(duì)各問(wèn)題提出了合適的改造措施與關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)翻車過(guò)程的全自動(dòng)運(yùn)行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)問(wèn)題分析

華能萊蕪電廠翻車機(jī)為C型折返式單車翻車機(jī)，該系統(tǒng)具有完備的安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置，且在系統(tǒng)正常運(yùn)行的過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，但該系統(tǒng)在運(yùn)行中常因儀控或機(jī)務(wù)原因造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障，而設(shè)備的無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)轉(zhuǎn)不到位不僅造成系統(tǒng)不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，在集中或就地控制過(guò)程中也會(huì)因故障影響生產(chǎn)效率，究其故障類型及原因，主要有以下幾點(diǎn)。

1.1 對(duì)位不準(zhǔn)

1.1.1 遷車臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)

遷車臺(tái)是折返式翻車機(jī)卸車線中的輔助設(shè)備之一，可將完成正常卸料的車輛由重車線移送至空車線，是保證翻車機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵。遷車臺(tái)對(duì)位缺陷處理較為困難，這也成了火車來(lái)煤翻卸自動(dòng)化運(yùn)行的瓶頸，其主要問(wèn)題有以下幾個(gè)方面。

（1）軌道變形。遷車臺(tái)本體因重壓引起基礎(chǔ)沉降，導(dǎo)致軌道變形;軌道壓板與鋼軌道間垂直接觸擠壓，使固定軌道螺栓松動(dòng)，引發(fā)軌道變形;由魚(yú)尾板拼接而成的軌道，其拼接空隙大小不一，重車走行時(shí)易引起各軌道振動(dòng)力不同，振動(dòng)力較大的部分易造成固定螺栓松動(dòng)，接口下方混凝土破碎鋼軌下沉，進(jìn)而導(dǎo)致拼接鋼軌錯(cuò)開(kāi)變形。當(dāng)遷車臺(tái)走行軌道變形后，會(huì)隨之引起對(duì)位銷液壓推桿卡澀，進(jìn)而造成遷車臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)。

（2）制動(dòng)器故障。因制動(dòng)摩擦片的磨損老化、油污污染、彈簧回彈力不足以及制動(dòng)器制動(dòng)間隙增大等，引起行走電機(jī)制動(dòng)器剎車失靈以及制動(dòng)效果變差。

（3）雙向轉(zhuǎn)矩與扭矩不同。因軌道受潮、結(jié)冰等導(dǎo)致軌面濕滑而引起行走輪打滑，左右驅(qū)動(dòng)輪行走不均;或因遷車臺(tái)走行時(shí)兩側(cè)轉(zhuǎn)矩與扭矩不對(duì)等，造成走行過(guò)程的扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而引發(fā)了遷車臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)。

（4）儀控故障。除上述機(jī)務(wù)原因，遷車臺(tái)的對(duì)位不準(zhǔn)還可能是因電磁閥燒損;對(duì)位及復(fù)位過(guò)程中感應(yīng)塊與接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)距離不準(zhǔn);運(yùn)行過(guò)程的緩沖減速失效引起遷車臺(tái)與防護(hù)墻之間發(fā)生撞擊，進(jìn)而導(dǎo)致行走變頻器報(bào)過(guò)流故障等造成。

1.1.2 翻車機(jī)平臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)

翻車機(jī)接收由重車撥車機(jī)牽引來(lái)的裝有燃煤的車皮，并通過(guò)翻卸將燃料倒入煤斗中，翻車機(jī)完成傾斜后需返回零位，但該操作常出現(xiàn)翻車機(jī)對(duì)位平臺(tái)對(duì)不準(zhǔn)的現(xiàn)象，而出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因

如下。

（1）主令控制器動(dòng)作不標(biāo)準(zhǔn)。因工作環(huán)境惡劣主令控制器易出現(xiàn)受潮積灰的問(wèn)題，進(jìn)而易導(dǎo)致半凸輪凸點(diǎn)的吸合斷開(kāi)存在誤差。

（2）制動(dòng)器故障。制動(dòng)翻車機(jī)返回零位的渦流制動(dòng)器因反復(fù)運(yùn)動(dòng)使螺栓松動(dòng)、兩側(cè)閘瓦片磨損嚴(yán)重或磨損不均、液壓推桿油量不足等造成制動(dòng)器運(yùn)行故障。

（3）渦流制動(dòng)故障。渦流制動(dòng)中，其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁電流呈線性關(guān)系，當(dāng)勵(lì)磁不準(zhǔn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩存在誤差，進(jìn)而影響翻車機(jī)精準(zhǔn)對(duì)位;同時(shí)，制動(dòng)器的接近開(kāi)關(guān)損壞也會(huì)造成翻車機(jī)的平臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)。

（4）抱閘過(guò)松。電磁制動(dòng)器與剎車片間隙過(guò)大，無(wú)法正常吸

合，導(dǎo)致剎車片磨損嚴(yán)重，進(jìn)而引起抱閘過(guò)松，翻車機(jī)平臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)的情況下。

1.2 液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)主要是通過(guò)改變壓強(qiáng)來(lái)增大作用力，其在翻車機(jī)運(yùn)行中起到舉足輕重的作用。其中，翻車機(jī)系統(tǒng)中的翻車機(jī)、重車撥車機(jī)、漲緊輪、遷車臺(tái)以及壓車梁等設(shè)備均通過(guò)液壓系統(tǒng)控制，但各設(shè)備常因出現(xiàn)壓力損失、液控單向閥泄油路堵、液壓系統(tǒng)故障以及液壓鎖泄漏等原因造成翻車機(jī)夾不緊、撥車機(jī)大臂不運(yùn)動(dòng)、漲緊輪漲不緊或不保壓、遷車臺(tái)運(yùn)動(dòng)失效以及壓車梁部分或全部不起等故障發(fā)生。

1.3 電氣系統(tǒng)故障

根據(jù)廠內(nèi)翻車機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，設(shè)備常因違反聯(lián)鎖條件、聯(lián)鎖條件不具備與聯(lián)鎖條件限制等問(wèn)題出現(xiàn)翻車機(jī)不能操作、不能翻轉(zhuǎn)、液壓系統(tǒng)無(wú)法正常工作、調(diào)車機(jī)與遷車臺(tái)無(wú)法走行等故障的發(fā)生。而聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動(dòng)或拒動(dòng)的原因主要是就地控制設(shè)備故障、控制電源線路故障、因溫度過(guò)高造成了控制裝置卡件老化損壞、信號(hào)干擾以及控制氣源等，因此解決設(shè)備聯(lián)鎖故障問(wèn)題需針對(duì)上述原因?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行逐一檢測(cè)。

1.4 手動(dòng)摘鉤

翻車機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)入翻車工作前首先需通過(guò)重車調(diào)車機(jī)將滿載燃煤的敞車牽引至翻車機(jī)前，而后通過(guò)人工摘鉤的方式將車廂間的掛鉤摘除，車廂進(jìn)入翻車機(jī)完成燃煤翻卸后仍需通過(guò)運(yùn)行人員對(duì)車鉤位置進(jìn)行扶正，該操作制約了翻車機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)也造成了人員浪費(fèi)，并對(duì)運(yùn)行人員的安全構(gòu)成了威脅，因此實(shí)現(xiàn)翻車系統(tǒng)自動(dòng)化摘鉤是提高作業(yè)效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。

2 系統(tǒng)改造方案

2.1 對(duì)位不準(zhǔn)

2.1.1 遷車臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)

（1）針對(duì)遷車臺(tái)軌道變形問(wèn)題可通過(guò)在軌道基礎(chǔ)處墊鐵、將軌道壓板處增加一個(gè)彈性部件，保證軌道在受到垂直方向的壓力時(shí)可自行調(diào)節(jié)、對(duì)軌道拼接口處進(jìn)行打磨等設(shè)備優(yōu)化改造進(jìn)行解決。

（2）對(duì)制動(dòng)摩擦片磨損問(wèn)題需對(duì)其進(jìn)行定時(shí)檢修更換清理，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行定時(shí)清理維護(hù);同時(shí)，在制動(dòng)摩擦片以及制動(dòng)器處增設(shè)激光測(cè)距儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備磨損以及位移情況，以保證故障得到及時(shí)處理。

（3）對(duì)遷車臺(tái)走行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別是兩側(cè)制動(dòng)器需進(jìn)行制動(dòng)力和行程比對(duì)調(diào)整，保證兩側(cè)制動(dòng)器的制動(dòng)力之差縮小到最小，防止遷車臺(tái)行走扭轉(zhuǎn)。

（4）對(duì)于感應(yīng)塊需對(duì)其與接近開(kāi)關(guān)的距離進(jìn)行調(diào)整，保證在減速位開(kāi)關(guān)故障減少;同時(shí)需對(duì)遷車臺(tái)的對(duì)位處設(shè)置橡膠墊板，進(jìn)行碰撞緩沖，以防止在運(yùn)行故障的條件下引起碰撞及行走變頻器報(bào)過(guò)流故障的發(fā)生。

2.1.2 翻車機(jī)平臺(tái)對(duì)位不準(zhǔn)

（1）翻車機(jī)返回零位因軌道無(wú)法對(duì)準(zhǔn)而造成的車皮掉落的問(wèn)題，需通過(guò)對(duì)主令控制器以及驅(qū)動(dòng)裝置增設(shè)防護(hù)罩，避免在進(jìn)行地面沖洗、雨天以及燃煤翻卸過(guò)程中因設(shè)備受潮積灰而引起設(shè)備運(yùn)行故障問(wèn)題的發(fā)生。

（2）閘瓦片磨損以及制動(dòng)器的溫度等參數(shù)需通過(guò)增設(shè)激光測(cè)距儀以及溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證設(shè)備元件可及時(shí)更換、制動(dòng)可正常運(yùn)行。

（3）根據(jù)勵(lì)磁與扭矩之間的線性關(guān)系對(duì)勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)整，并通過(guò)監(jiān)測(cè)輸出曲線，每隔一個(gè)月實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)整一次。

（4）電磁制動(dòng)器與剎車片間進(jìn)行實(shí)時(shí)的間距測(cè)量監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)剎車片磨損或因位移導(dǎo)致間距增大時(shí)，則系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警提示，使設(shè)備得到及時(shí)的更換維修。

2.2 液壓系統(tǒng)故障

為保障液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)設(shè)置MapleSim故障仿真在線識(shí)別診斷軟件對(duì)翻車機(jī)系統(tǒng)中存在的各液壓系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、液壓與基礎(chǔ)元件建模，以對(duì)液壓系統(tǒng)的故障進(jìn)行識(shí)別與報(bào)警處理。具體的，在壓力損失較大、故障率高的位置設(shè)置壓力傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)該位置的壓力;在液控單向閥處設(shè)置流量及壓差檢測(cè)裝置，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥內(nèi)油量，防止因漏油導(dǎo)致設(shè)備故障;在液壓系統(tǒng)處安裝壓力傳感器，防止因液壓沖擊造成壓力峰值超過(guò)工作壓力，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)將流動(dòng)換向閥和電磁換向閥聯(lián)用，減小液壓沖擊。

2.3 電氣系統(tǒng)故障

現(xiàn)階段廠內(nèi)已實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的保護(hù)聯(lián)鎖功能，因此針對(duì)PLC控制系統(tǒng)增加繼電器隔離保護(hù)裝置，消除因控制電源線路短路而造成的I/O模塊損壞故障的發(fā)生;將光電編碼器更換成為具抗磁干擾的設(shè)備，同時(shí)為防止電磁信號(hào)干擾，針對(duì)PLC系統(tǒng)重新做接地線，以保證各設(shè)備通信的穩(wěn)定性。

2.4 翻車機(jī)手動(dòng)摘鉤問(wèn)題

針對(duì)待翻車車廂的手動(dòng)摘鉤操作導(dǎo)致的作業(yè)效率低及人員勞動(dòng)力損失等問(wèn)題，提出了一種自動(dòng)機(jī)械摘鉤方法。同時(shí)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)摘鉤裝置，該裝置主要包含液壓驅(qū)動(dòng)裝置、提鉤擺臂、行走電機(jī)、銷軸、滑塊以及自動(dòng)摘鉤的PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可通過(guò)視頻監(jiān)控以及在線設(shè)備監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)記錄傳輸摘鉤大臂與鉤把的定位參數(shù)、摘鉤過(guò)程的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、重車脫鉤等參數(shù)于控制室顯示屏上，并且摘鉤裝置與重車撥車機(jī)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)鎖，以保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)廠內(nèi)翻車機(jī)系統(tǒng)中各設(shè)備故障原因的分析以及手動(dòng)摘鉤的了解，提出具有針對(duì)性的包含有硬件設(shè)備設(shè)置以及軟件設(shè)備添加的改造方案，解決了遷車臺(tái)與翻車機(jī)對(duì)位不準(zhǔn)、液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)故障的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了重車車廂的自動(dòng)摘鉤操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，為翻車機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行提供了有利的技術(shù)保障。

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