王玉恒

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

1 堆取料機(jī)使用現(xiàn)狀

鋼鐵廠內(nèi)使用的堆取料機(jī)（俗稱大機(jī)）根據(jù)其堆、取功能可以細(xì)分成堆料機(jī)、取料機(jī)和堆取料機(jī)，其中堆料機(jī)和堆取料機(jī)都能承擔(dān)堆料的功能。普遍來說，堆料時的能力要大于取料時的能力。例如，某沿海鋼廠，物料直接從港口由抓船機(jī)從貨船上抓出，再由碼頭的皮帶直送鋼鐵廠的原料場，鋼鐵廠的堆取料機(jī)（及堆料機(jī)）堆料能力為7500t/h，取料能力則為2000t/h。

堆取料機(jī)（及堆料機(jī)）在堆料時，物料在地面皮帶上由堆取料機(jī)（及堆料機(jī)）尾車上到中心溜槽再由懸臂皮帶堆積到料堆上。在此過程中，地面皮帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)帶動及物料在尾車上的壓迫，都給了堆取料機(jī)（及堆料機(jī)）一個向前的推動力，如果制動力不足，就會造成溜車故障。

2 案例簡介

2020年6月13日4：13某鋼鐵廠礦料場內(nèi)一臺堆料機(jī)在卸船堆料過程中，發(fā)生溜車故障。維護(hù)人員檢查4、5、6、7、8號走行制動器抱閘片損壞（見圖1）。事后分析時，有人提出制動器抱閘片調(diào)整間隙有問題或者線圈阻值發(fā)生變化導(dǎo)致磁力變小，這兩種原因最終導(dǎo)致制動力不足。

圖1 過磨損的抱閘片

經(jīng)過翻查維護(hù)記錄，該堆料機(jī)抱閘片于2019年12月19日進(jìn)行更換；2020年2月16日、4月7日進(jìn)行過間隙調(diào)整，間隙標(biāo)準(zhǔn)0.35mm，使用塞尺測量，經(jīng)檢查各項(xiàng)記錄；此故障之前一個月以內(nèi)沒有司機(jī)反饋過設(shè)備有制動失靈的情況。綜上就可以排除掉制動器維護(hù)問題，必須研究堆料機(jī)工作過程中的受力情況找到問題原因才能對癥下藥。查看上游皮帶機(jī)皮帶秤料量記錄，溜車時瞬間料量已超過7500t/h的額定能力，達(dá)到了8329t/h（碼頭抓船機(jī)及皮帶能力最高可達(dá)9000t/h）。翻查歷年故障及詢問司機(jī)，在超料量堆積的情況下，堆取料機(jī)未發(fā)生過類似問題，但該堆料機(jī)則發(fā)生過不止一次。

3 受力分析

上文中的堆料機(jī)為大連重工起重集團(tuán)生產(chǎn)，型號為DBK7500.45型，堆取料機(jī)為同廠生產(chǎn)的DQLK2000/7500.55型。但相對于堆取料機(jī)（979t），堆料機(jī)本身自重小（561.7t），制動器也少近一半（堆取料機(jī)24個，堆料機(jī)14個）。

因礦料場內(nèi)使用的堆取料機(jī)及堆料機(jī)對應(yīng)的地面皮帶長度、型號、驅(qū)動等基本條件相同，在同等料量的情況下，地面皮帶對于兩種機(jī)型的推動力近似可以看成是相等的。

從維護(hù)經(jīng)驗(yàn)及直觀感受上講，堆料機(jī)的抗推動能力小于堆取料機(jī)，尤其是松開抱閘走行時，即制動器產(chǎn)生的摩擦力不介入時，堆料機(jī)相對于軌道的最大靜摩擦力（外力超過最大靜摩擦力時物體才會產(chǎn)生加速度）小于皮帶的推動力時，就會出現(xiàn)被皮帶推走的情況，且推動力比摩擦力超出越多，堆料機(jī)被推動的速度就越快。下面從受力分析的角度進(jìn)行定性分析。

設(shè)皮帶的推動力為F，堆料機(jī)自重質(zhì)量為m，堆取料機(jī)自重質(zhì)量為M，堆料機(jī)最大靜摩擦力f1=μmg，堆取料機(jī)最大摩擦力f2=μMg，μ代表車輪與鋼軌的摩擦系數(shù)，g代表重力加速度，μ，g為常數(shù)。

堆料機(jī)溜車加速度

堆取料機(jī)溜車加速度

假設(shè)F與μ確定，M大于m，綜合式（1）和（2），定性比較來看，a1要大于a2。

假設(shè)料量產(chǎn)生的推動力使得堆取料機(jī)處于與臨界平衡狀態(tài)，a2=0，車輪與鋼軌摩擦系數(shù)套用鐵路上計(jì)算使用的黏著系數(shù)取0.3，代入兩種機(jī)型的自重（忽略堆料時機(jī)上物料重量）計(jì)算可得，a1=2.2m/s2。此計(jì)算可以證明，在打開抱閘的情況下堆料機(jī)比堆取料機(jī)的抗推動能力是差很多的。

4 驗(yàn)證分析

詢問當(dāng)天司機(jī)作業(yè)過程，堆料給定位置為料條280～400m處，采用鱗狀堆積方式進(jìn)行堆料。鱗狀堆積不同于定點(diǎn)堆積方式，雖然它能使物料堆積的粒度更均勻，但需要在堆料點(diǎn)附近頻繁前后移動，因此會頻繁開閉制動器。

料場內(nèi)有一處監(jiān)控?cái)z像頭，查看監(jiān)控視頻錄像，可以看出視頻錄像顯示時間4:12:40開始，堆料機(jī)向東出現(xiàn)明顯走行跡象（司機(jī)說當(dāng)時要向東走行堆料，皮帶運(yùn)行方向也是自西向東），4:12:45開始車輪及其走行電機(jī)處出現(xiàn)明顯冒煙跡象，堆料機(jī)開始制動，4:12:58懸臂皮帶卸料停止，4:13:03堆料機(jī)停止走行。

結(jié)合司機(jī)事后描述，推斷整個過程為堆料要進(jìn)行鱗狀堆積，司機(jī)準(zhǔn)備動車向東走，抱閘打開瞬間，堆料機(jī)失去制動力，僅有自重產(chǎn)生的靜摩擦力，正好趕上碼頭放過來的超額大料量，瞬間將堆料機(jī)向東推走。堆料機(jī)正常走行最高速度0.5m/s，皮帶堆料速度4m/s，推測堆料機(jī)當(dāng)時被皮帶帶動，至少有2～3m/s的速度，司機(jī)見車被推走，先是將走行停止，推桿回零位自動抱緊抱閘，但此時走行速度已超過設(shè)計(jì)速度，抱閘抱緊后超速制動仍有向前的慣性，并且視頻可以看出車輪位置已經(jīng)冒出白煙，與抱閘片超量磨損相吻合。司機(jī)拍了急停，堆料機(jī)整體斷電，最終按視頻上大機(jī)對料堆的相對位置變化推斷大機(jī)被推走約40m。

5 防溜車措施

為了防止堆取料機(jī)溜車，除了常規(guī)的進(jìn)行制動器的維護(hù)保養(yǎng)，還需要考慮堆取料機(jī)因原始設(shè)計(jì)不足及生產(chǎn)工況條件變化帶來的不利因素影響。

現(xiàn)在使用的堆取料機(jī)基本上都沒有速度反饋控制，只能由變頻器給定輸出，一旦出現(xiàn)上文案例中的溜車情況只能靠司機(jī)進(jìn)行判斷及時停機(jī)，若溜車嚴(yán)重的情況下司機(jī)來不及停車，就可能會出現(xiàn)懸臂撞料堆等惡性事件。因此制造廠在設(shè)計(jì)制造時應(yīng)對這種情況進(jìn)行考慮，引入速度反饋進(jìn)行閉環(huán)控制。而對于現(xiàn)有設(shè)備，主要考慮偶爾出現(xiàn)的超料量如何進(jìn)行防范。

對于超料量，可以結(jié)合皮帶秤信號與整個料場的作業(yè)控制系統(tǒng)，做出超料量報(bào)警，在上游皮帶有超過額定值的大料量出現(xiàn)時，向中控室操作員和堆料機(jī)司機(jī)發(fā)出信號，如圖2，提醒注意提前防范。因報(bào)警信號到達(dá)會比大料量到達(dá)堆取料機(jī)提前幾十秒（由皮帶秤和堆取料機(jī)之間距離決定），防范措施可以有臨時停止作業(yè)，臨時改鱗狀堆積為定點(diǎn)堆積等。

圖2 中控室操作電腦報(bào)警