王 龍

（國能黃驊港務(wù)公司，河北 滄州 061113）

我國“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭將一直是我國的主體能源[1]，我國的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)體系中，煤炭長期占有 60%以上的比重[2]。港口是國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展的重要樞紐和門戶，同時(shí)也是世界上主要的耗能單位和污染源頭之一[3]。

黃驊港作為北方重要煤炭集散港口之一，2017年以來每年煤炭裝船量超過2億t，煤炭堆存方式主要有筒倉堆存及堆場堆存，煤炭在堆場裝卸和堆存過程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都將產(chǎn)生大量的粉塵[4]，隨著我國在環(huán)保方面的不斷重視，煤炭堆場粉塵的揚(yáng)塵抑制成為一個(gè)重要的問題。而堆場供水是解決該問題的一個(gè)重要保障，因此建立一種新型儲(chǔ)水系統(tǒng)有重要的意義。

1 傳統(tǒng)煤炭堆場儲(chǔ)水方式

目前，國內(nèi)露天堆場儲(chǔ)水系統(tǒng)主要采用儲(chǔ)水槽或機(jī)載水箱的方式進(jìn)行儲(chǔ)水，前者在維護(hù)過程需要投入較大的人力及物力，維護(hù)的成本高，由于儲(chǔ)水槽是開式，日常使用過程水質(zhì)容易受到污染，使用過程對(duì)其他設(shè)備造成影響甚至停機(jī)，在冬季天氣寒冷時(shí)儲(chǔ)水槽內(nèi)的水會(huì)結(jié)冰，無法正常使用。后者受到單機(jī)空間的影響及單機(jī)重心考慮，水箱體積較小，無法完成長時(shí)間、大范圍供水。因此，建立一種不受季節(jié)影響的大噸位儲(chǔ)水系統(tǒng)顯得尤為必要。

2 大噸位儲(chǔ)水系統(tǒng)制作

考慮氣候、儲(chǔ)水量及堆場實(shí)際使用需求，建立新型儲(chǔ)水系統(tǒng)，該儲(chǔ)水系統(tǒng)與堆場單機(jī)相連，外掛于單機(jī)后方，通過單機(jī)移動(dòng)帶動(dòng)儲(chǔ)水系統(tǒng)移動(dòng)，該系統(tǒng)安裝位置不會(huì)占用堆場場存空間。儲(chǔ)水系統(tǒng)包括水箱支撐行走平臺(tái)機(jī)構(gòu)、泵站平臺(tái)、拉桿組、儲(chǔ)水箱及泵站箱，儲(chǔ)水箱放置在水箱支撐行走平臺(tái)上方，水箱內(nèi)部儲(chǔ)水量達(dá)到50t，保證堆場單機(jī)長時(shí)間用水，泵站箱放置在泵站平臺(tái)上方，泵站平臺(tái)與行走平臺(tái)連接至一起，拉桿組將平臺(tái)整體與堆場單機(jī)連接。

2.1 水箱支撐行走平臺(tái)制作

堆場單機(jī)行走軌距按照8m、水箱按照儲(chǔ)水50t進(jìn)行考慮，行走平臺(tái)外形尺寸為8500mm×3000mm，高度按照不同型號(hào)單機(jī)行走臺(tái)車位置進(jìn)行設(shè)計(jì)，平臺(tái)使用鋼材選用Q345碳素結(jié)構(gòu)鋼。水箱支撐行走平臺(tái)機(jī)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 水箱支撐行走平臺(tái)機(jī)構(gòu)圖

平臺(tái)上下表面鋼材選用16mm厚度鋼板，為降低行走平臺(tái)整體重量，保證平臺(tái)整體可靠性，上下表面鋼板進(jìn)行挖板鏤空處理，有效減輕平臺(tái)整體自重。在鏤空部位鋼板采用過渡處理，防止此處受力集中出現(xiàn)裂紋最終導(dǎo)致板材開裂[5]。上下表面鋼板采用自動(dòng)火焰切割下料機(jī)整體下料，避免由于拼接焊縫較多降低平臺(tái)整體強(qiáng)度。

行走平臺(tái)跨距較大，為保證平臺(tái)安全可靠，平臺(tái)表面設(shè)計(jì)為非水平面，采用輕微拱形結(jié)構(gòu)，保證在平臺(tái)自重及水箱重量作用下平臺(tái)下垂量減少。

對(duì)支撐行走平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，采用有限元分析法對(duì)平臺(tái)進(jìn)行受力仿真并優(yōu)化設(shè)計(jì)，將滿載狀態(tài)下水箱重量采用均布載荷施加在平臺(tái)上表面，考慮平臺(tái)自身重量，平臺(tái)最大形變量為1.5mm，平臺(tái)整體形變量較小，采用挖板鏤空處理方式降低平臺(tái)整體重量是可行的。行走平臺(tái)結(jié)構(gòu)受力分析結(jié)果如圖2所示。

圖2 行走平臺(tái)受力分析圖

行走平臺(tái)下部連接4個(gè)支腿，支腿與平臺(tái)采用滿焊工藝進(jìn)行焊接，焊接位置與平臺(tái)內(nèi)部加強(qiáng)筋版位置對(duì)齊。支腿內(nèi)部設(shè)置若干加強(qiáng)筋板，為減輕重量筋板內(nèi)部鏤空處理，提升整體平臺(tái)強(qiáng)度。支腿與平臺(tái)左右連接處焊接圓弧過渡筋板，該筋板板材選用16mm鋼板，為保證受力均勻，筋板左右對(duì)稱。

支腿下部連接行走輪機(jī)構(gòu)，采用高強(qiáng)度螺栓連接，便于后期維護(hù)更換，行走輪尺寸與堆場單機(jī)行走輪一致。

2.2 泵站平臺(tái)制作

泵站平臺(tái)采用型鋼制作，主框架選用H型鋼進(jìn)行連接，內(nèi)部選用槽鋼連接。為減輕平臺(tái)重量，平臺(tái)表面不鋪設(shè)鋼板，泵站直接安置在型鋼上面，泵站與平臺(tái)采用螺栓連接。平臺(tái)外圍搭建角鋼，上方鋪設(shè)格柵板，形成行走通道，便于安裝使用及后期維護(hù)工作。

為防止平臺(tái)在運(yùn)行過程中發(fā)生傾覆，泵站平臺(tái)前端伸出1根H型鋼，型鋼與堆場單機(jī)底部通過拉桿連接，2個(gè)底座分別焊接在H型鋼及堆場單機(jī)底部，穿接銷軸將拉桿固定，避免0自由度剛性連接，單自由度輔拉桿一端與泵站平臺(tái)連接，另一端與堆料機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)限制平臺(tái)豎直方向移動(dòng)造成對(duì)整體連接結(jié)構(gòu)破壞的作用。泵站平臺(tái)如圖3所示。輔拉桿尺寸根據(jù)實(shí)際安裝位置調(diào)節(jié)尺寸，確保安裝至合理區(qū)域。

提高中國公眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)是中國環(huán)境會(huì)計(jì)信息披露發(fā)展的重要手段之一。新聞媒體，環(huán)保組織和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)都非常關(guān)注環(huán)境會(huì)計(jì)信息。盡管環(huán)保組織和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)沒有干預(yù)商業(yè)活動(dòng)的權(quán)利，但他們可以利用新聞媒體向公司施壓，迫使公司改善其環(huán)境表現(xiàn)。通過及時(shí)報(bào)告和宣傳環(huán)境問題對(duì)人類生存和發(fā)展的影響，努力喚醒公眾的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。當(dāng)環(huán)境危機(jī)和環(huán)保理念牢牢扎根于人們心中時(shí)，企業(yè)披露環(huán)境會(huì)計(jì)信息將成為大勢所趨。

圖3 泵站平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 拉桿組制作

行走平臺(tái)拉桿組設(shè)計(jì)由拉桿、連接銷軸及連接底座組成。

拉桿共2組，每組拉桿包括一根長拉桿及一根短拉桿，保證灑水平臺(tái)上下均收到拉力，防止發(fā)生傾翻，拉桿組連接如圖4所示。

圖4 拉桿組連接示意圖

拉桿選用厚壁圓管為主體進(jìn)行加工制作，拉桿兩端進(jìn)行開槽，套接連接接頭并焊接加固。連接底座板材整體選用16mm鋼板，中間焊接筋板用于加強(qiáng)。

長拉桿一端通過連接底座連接至堆場單機(jī)行走臺(tái)車，連接位置須有內(nèi)部加強(qiáng)筋板進(jìn)行加固，另一端連接至行走平臺(tái)，連接位置同樣須有內(nèi)部筋板進(jìn)行加固，保證拉桿連接強(qiáng)度。短拉桿一端連接至行走平臺(tái)下部支腿處，另一端與長拉桿采用銷軸連接。按照堆場單機(jī)行走臺(tái)車外框架尺寸，長拉桿與堆場單機(jī)連接時(shí)可通過銷軸對(duì)連接固定位置進(jìn)行微調(diào)。

2.4 儲(chǔ)水箱及泵站箱制作

水箱設(shè)計(jì)裝水量為50m3，在滿水狀態(tài)下，儲(chǔ)水系統(tǒng)總重約62t。

箱體內(nèi)布保溫阻燃環(huán)保材料，阻斷外部環(huán)境溫度向泵站內(nèi)傳導(dǎo)及內(nèi)部噪聲不外泄。儲(chǔ)水箱內(nèi)部設(shè)置加熱片，實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)水箱內(nèi)部溫度，當(dāng)內(nèi)部實(shí)際溫度低于預(yù)期加熱溫度后加熱片自動(dòng)加熱控制，只有當(dāng)水箱內(nèi)溫度高于停止溫度后水箱加熱片停止工作，加熱裝置使儲(chǔ)水箱可在-30℃～+60℃時(shí)正常工作使用，保證冬季天氣寒冷情況下正常用水。水箱箱體采用框架式結(jié)構(gòu)，外形一次拉伸壓制成型，內(nèi)部設(shè)置多個(gè)框架用于支撐水箱，保證儲(chǔ)水箱強(qiáng)度。水箱出水口視堆場單機(jī)型號(hào)開口設(shè)置在底部適當(dāng)位置，入水口開口在儲(chǔ)水箱頂部。

當(dāng)實(shí)際水箱液位低于無水液位時(shí)，延時(shí)3s設(shè)備停機(jī)并關(guān)閉水箱出口電動(dòng)閥，并發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)平臺(tái)，只有實(shí)際液位大于無水解除液位后，電動(dòng)閥自動(dòng)開閥設(shè)備有遠(yuǎn)控啟動(dòng)信號(hào)時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)實(shí)際水箱液位大于超高液位時(shí)，延時(shí)3s設(shè)備自動(dòng)報(bào)警并發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)平臺(tái)。

泵站箱配置3臺(tái)變頻控制水泵，日常灑水作業(yè)時(shí)2臺(tái)開啟，保證灑水壓力充足，采用二用備一的自動(dòng)控制，防止水泵臨時(shí)故障導(dǎo)致無法供水。

泵站箱內(nèi)設(shè)置自動(dòng)加熱裝置、降溫裝置及除濕裝置。當(dāng)泵站箱內(nèi)實(shí)際溫度低于正常啟動(dòng)溫度時(shí)，自動(dòng)加熱裝置啟動(dòng)，泵站溫度高于停止溫度后加熱器自動(dòng)停止工作。如果持續(xù)低溫，為了避免加熱器損壞，通過計(jì)算加熱運(yùn)行時(shí)間，發(fā)現(xiàn)超過加熱運(yùn)行時(shí)間后，加熱器會(huì)自動(dòng)停止加熱工作，等加熱間隔時(shí)間計(jì)算完成后，泵站仍處于低溫加熱器重新工作。

泵站風(fēng)機(jī)控制，根據(jù)季節(jié)變化，當(dāng)檢測到泵站溫度上升并超過啟動(dòng)溫度后，降溫風(fēng)機(jī)自動(dòng)工作，隨著熱氣排出泵站溫度下降并低于停止溫度后風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止工作。調(diào)降溫控制，當(dāng)檢測到泵站內(nèi)溫度逐漸升高，超過空調(diào)啟動(dòng)溫度后，空調(diào)除溫一體機(jī)自動(dòng)開啟工作并強(qiáng)行停止風(fēng)機(jī)控制。只有泵站內(nèi)溫度低于空調(diào)停止溫度后空調(diào)機(jī)停止工作?？照{(diào)除濕控制，當(dāng)檢測到泵站內(nèi)濕氣過高，超過啟動(dòng)濕度后，空調(diào)除濕一體機(jī)自動(dòng)開啟工作。直接泵站內(nèi)濕氣低于停止?jié)穸群罂照{(diào)除濕一體機(jī)停止動(dòng)作。

3種裝置共同保證泵站箱內(nèi)溫度適中，水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)。

整體儲(chǔ)水系統(tǒng)外形結(jié)構(gòu)大，在制造完畢后在廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)安裝，保證現(xiàn)場安裝順利。

2.5 儲(chǔ)水系統(tǒng)表面處理

沿海港口堆場空氣濕度大，容易造成鋼材銹蝕，為增加儲(chǔ)水系統(tǒng)使用壽命，在制作之前須對(duì)鋼材進(jìn)行預(yù)處理。在鋼材進(jìn)行切割之前先采用噴砂處理方式將鋼材表面銹跡、油污等其他污物打磨干凈[6]，儲(chǔ)水系統(tǒng)整體焊接完畢后須進(jìn)行第二次噴砂處理，水、煤渣、藥皮、飛邊毛刺、銳邊、飛濺、灰塵等全部清除干凈，表面處理質(zhì)量必須達(dá)到Sa2 1/2級(jí)[7]。對(duì)儲(chǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行整體刷漆處理，底漆與面漆選用同一廠家產(chǎn)品。

3 儲(chǔ)水系統(tǒng)安裝及調(diào)試

將儲(chǔ)水系統(tǒng)運(yùn)至現(xiàn)場，為保證安全，將各部件放置在堆場單機(jī)行走及堆場堆存范圍外。首先行走輪機(jī)構(gòu)與行走平臺(tái)完成拼接，泵站平臺(tái)與行走平臺(tái)連接時(shí)，泵站平臺(tái)型鋼連接處應(yīng)與行走平臺(tái)內(nèi)部加強(qiáng)筋板對(duì)應(yīng)，保證整體焊接強(qiáng)度，焊接前將水平尺放置于泵站平臺(tái)上方，調(diào)整泵站平臺(tái)水平程度，待平臺(tái)上表面水平后方可焊接。將拉桿組長拉桿連接底座與行走平臺(tái)焊接至一起，焊接完畢后整體吊裝至堆場單機(jī)行走軌道上，行走平臺(tái)底部行走輪處放置斜鐵，防止行走平臺(tái)因壩基軌道不平造成移動(dòng)影響安裝及安全。

將長拉桿通過銷軸與行走平臺(tái)連接底座相連，短拉桿通過銷軸與長拉桿相連。緩慢移動(dòng)堆場單機(jī)至合適位置，將長拉桿另一個(gè)連接底座與單機(jī)行走臺(tái)車適當(dāng)位置焊接至一起。因現(xiàn)場每臺(tái)單機(jī)隨著使用年限不同及型號(hào)差異，短拉桿連接底座與行走平臺(tái)連接位置略有不同，均可焊接在平臺(tái)支腿加強(qiáng)區(qū)域之內(nèi)。

將水平尺放置在行走平臺(tái)下表面測量整體水平度，水平度存在較大誤差時(shí)，選用螺旋千斤頂或液壓千斤頂將平臺(tái)低處略微頂起，松開平臺(tái)支腿與行走輪機(jī)構(gòu)連接螺栓，中間塞填調(diào)整墊片，反復(fù)調(diào)整至平臺(tái)下表面水平后，重新連接平臺(tái)支腿及行走輪機(jī)構(gòu)。

將儲(chǔ)水箱及泵站箱吊裝至行走平臺(tái)上方，按照安裝位置進(jìn)行放置調(diào)整，調(diào)整完畢后將儲(chǔ)水箱及泵站箱與平臺(tái)進(jìn)行焊接。

儲(chǔ)水箱出水口與泵站箱體入水口接口、泵站箱出水口與單機(jī)入水口接口均采用軟連接方式進(jìn)行連接，解決了由行走軌道平整度差造成泵站箱體與主水箱體斷裂問題，提升了系統(tǒng)對(duì)壩基軌道的應(yīng)變能力。

泵站平臺(tái)伸出型鋼部分焊接輔助拉桿連接底座，將輔助拉桿與泵站平臺(tái)通過銷軸方式連接，拉桿另一端通過銷軸及連接底座與單機(jī)底部連接。

安裝完畢后對(duì)焊接造成的掉漆部位重新進(jìn)行補(bǔ)漆，保證系統(tǒng)表面整體全部覆蓋。堆場單機(jī)采用低速模式移動(dòng)，觀察單機(jī)及儲(chǔ)水系統(tǒng)狀態(tài)，行走平穩(wěn)后儲(chǔ)水箱內(nèi)部加水，待滿載后進(jìn)一步觀察單機(jī)及儲(chǔ)水系統(tǒng)狀態(tài)，查看行走輪與行走軌道之間是否接觸，防止實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)側(cè)翻情況。

4 結(jié)語

針對(duì)現(xiàn)有堆場儲(chǔ)水方式進(jìn)行分析，該文研究了水箱平臺(tái)同步制作和預(yù)拼裝的技術(shù)方法，制定了灑水平臺(tái)制造和安裝作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為堆場大型移動(dòng)單機(jī)附屬機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)安裝提供了工程范例。該系統(tǒng)不受氣候影響做到全季節(jié)供水，安裝位置不占用堆場場存及單機(jī)現(xiàn)有空間，平臺(tái)安全可靠，儲(chǔ)水系統(tǒng)儲(chǔ)水量可以做到長時(shí)間供水，成本低，可靠性高。

該大噸位儲(chǔ)水系統(tǒng)制作及安裝方法為堆場儲(chǔ)水方式設(shè)計(jì)制作提供參考。