蘭漢聰　陳碩　胡躍

摘要：簡(jiǎn)單闡述了散貨市場(chǎng)使用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸物料時(shí)在轉(zhuǎn)接點(diǎn)處發(fā)生堵料情況的處置策略，分析了國(guó)能珠海港務(wù)有限公司堆場(chǎng)的現(xiàn)狀，對(duì)堆取料機(jī)料斗堵料的停機(jī)策略進(jìn)行了研究，指出其優(yōu)缺點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了有效可行的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī);轉(zhuǎn)接點(diǎn);堵料;散貨

0 引言

斗輪堆取料機(jī)，是一種用于大型干散貨堆場(chǎng)的現(xiàn)代化堆取機(jī)械，通過(guò)懸臂帶式輸送機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)堆料和取料功能，其由于連續(xù)輸送、高效堆取等特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外冶金、煤炭、港口、電站、建材和糧食等許多工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。斗輪堆取料機(jī)主要承擔(dān)散料的堆存和挖取作用，堆料啟動(dòng)時(shí)，機(jī)上帶式輸送機(jī)先運(yùn)轉(zhuǎn)，地面帶式輸送機(jī)后運(yùn)轉(zhuǎn);取料啟動(dòng)時(shí)，地面帶式輸送機(jī)先運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)上帶式輸送機(jī)后運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。即通過(guò)斗輪進(jìn)行取料，通過(guò)機(jī)上帶式輸送機(jī)、下部料斗輸送到下游帶式輸送機(jī)，將物料轉(zhuǎn)運(yùn)到船艙、高爐料場(chǎng)等處[2];或?qū)⑵渌胤降奈锪嫌缮嫌螏捷斔蜋C(jī)輸送到上部料斗，機(jī)上帶式輸送機(jī)將物料堆存到堆場(chǎng)。上部料斗和下部料斗是實(shí)現(xiàn)上游和下游帶式輸送機(jī)與機(jī)上帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)接的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，也是整個(gè)輸送過(guò)程中最容易出現(xiàn)堵料撒料的機(jī)構(gòu)，在發(fā)生堵料時(shí)其緊急停機(jī)策略直接影響料斗處的撒料情況。

國(guó)能珠海港務(wù)有限公司堆場(chǎng)共有8臺(tái)堆取料機(jī)，由華電重工設(shè)計(jì)制造，于2013年投入使用，堆取料機(jī)額定取料能力3 000 t/h，額定堆料能力5 400 t/h，機(jī)上帶式輸送機(jī)帶速5.4 m/s，地面帶式輸送機(jī)帶速4.8 m/s，帶寬均為2 m[2]。上部料斗和下部料斗發(fā)生堵料時(shí)均采用緊急停止機(jī)上帶式輸送機(jī)的策略。

1 帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)接點(diǎn)常規(guī)停機(jī)策略

在帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸流程中，需要有眾多的轉(zhuǎn)接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同帶式輸送機(jī)之間的轉(zhuǎn)運(yùn)，才能把物料輸送到指定位置，轉(zhuǎn)接點(diǎn)是整個(gè)運(yùn)輸流程中最容易發(fā)生堵料溢料的位置。在一個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)料斗落料不暢發(fā)生堵料時(shí)，通常會(huì)緊急停止上游帶式輸送機(jī)的運(yùn)行，而保持下游帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，以迅速切斷上游物料來(lái)源并排空轉(zhuǎn)接點(diǎn)料斗，防止發(fā)生堵料的轉(zhuǎn)接點(diǎn)料斗發(fā)生溢料的情況。

2 堆取料機(jī)料斗堵料停機(jī)策略分析

國(guó)能珠海港務(wù)有限公司堆場(chǎng)共有8臺(tái)堆取料機(jī)，分布在4條軌道梁上，用于卸船堆料以及裝船、裝火車的取料。在堆取料機(jī)上部和下部料斗發(fā)生堵料時(shí)，均采用急停機(jī)上帶式輸送機(jī)的策略，通過(guò)控制機(jī)上帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)急停輸送流程。

在裝船、裝火車時(shí)，堆取料機(jī)用于取料，物料按照機(jī)上帶式輸送機(jī)、下部料斗、地面帶式輸送機(jī)的順序輸送到目標(biāo)位置，機(jī)上帶式輸送機(jī)在輸送流程中對(duì)于下部料斗屬于上游帶式輸送機(jī)，此時(shí)在下部料斗發(fā)生堵料而急停機(jī)上帶式輸送機(jī)的策略，可以及時(shí)切斷下部料斗的物料來(lái)源，地面帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行可以及時(shí)排空料斗，從而防止下部料斗積堵過(guò)多而發(fā)生溢料情況。

在卸船堆料時(shí)，堆取料機(jī)用于堆料，物料按照地面帶式輸送機(jī)、上部料斗、懸臂帶式輸送機(jī)的順序堆存到堆場(chǎng)上，懸臂帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸流程中相對(duì)于上部料斗而言就是下游帶式輸送機(jī)，此時(shí)若上部料斗發(fā)生堵料而急停懸臂帶式輸送機(jī)，就會(huì)導(dǎo)致上部料斗物料無(wú)法排出，加上在堆料時(shí)俯仰機(jī)構(gòu)會(huì)盡量抬高，懸臂帶式輸送機(jī)處于向上爬升狀態(tài)，急停后會(huì)迅速停止，而地面帶式輸送機(jī)由于距離長(zhǎng)，大部分在平地運(yùn)行，慣性大，急停后需要減速運(yùn)行較長(zhǎng)距離才能完全停止，這樣地面帶式輸送機(jī)上的物料就會(huì)全部積堵在堆取料機(jī)的上部料斗中，導(dǎo)致堆取料機(jī)上部料斗大量溢料。

通過(guò)對(duì)上部料斗進(jìn)行堵料試驗(yàn)，獲取到堵料時(shí)懸臂帶式輸送機(jī)和地面帶式輸送機(jī)的停機(jī)時(shí)間等數(shù)據(jù)，如表1所示。

表中Q為通過(guò)地面帶式輸送機(jī)的計(jì)量秤獲得的堵料前瞬時(shí)平均流量，單位為t/h。堆取料機(jī)額定堆料能力為5 400 t/h，試驗(yàn)中未達(dá)到額定作業(yè)流量，以常用的作業(yè)流量獲取數(shù)據(jù)。

T1為懸臂帶式輸送機(jī)在試驗(yàn)中從堵料故障開始到完全停機(jī)的時(shí)間，T2為地面帶式輸送機(jī)在試驗(yàn)中從堵料故障開始到完全停機(jī)的時(shí)間，單位為s。通過(guò)表1中數(shù)據(jù)可知，作業(yè)流量為0時(shí)，T1時(shí)間最長(zhǎng)，而T2時(shí)間最短，主要原因?yàn)槎蚜蠒r(shí)堆取料機(jī)臂架俯仰到最高狀態(tài)，懸臂帶式輸送機(jī)處于爬坡?tīng)顟B(tài)，空載時(shí)沒(méi)有物料向下的阻力，所以其減速距離更遠(yuǎn)，即停機(jī)時(shí)間更長(zhǎng);而地面帶式輸送機(jī)因?yàn)槭撬竭\(yùn)行，空載時(shí)慣性小，減速距離短，所以相對(duì)于有負(fù)載時(shí)停機(jī)時(shí)間更短。

V1為懸臂帶式輸送機(jī)的帶速，V2為地面帶式輸送機(jī)的帶速，為固定值。

S1為懸臂帶式輸送機(jī)從發(fā)生堵料故障到完全停機(jī)的慣性距離，S2為地面帶式輸送機(jī)從發(fā)生堵料故障到完全停機(jī)的慣性距離，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律公式S=（V-V′）×T[3]獲得。

M1為懸臂帶式輸送機(jī)從發(fā)生堵料故障到完全停機(jī)時(shí)輸送的物料重量;M2為地面帶式輸送機(jī)從發(fā)生堵料故障到完全停機(jī)時(shí)輸送的物料重量，通過(guò)公式M=×S獲得;M3為積堵到料斗中的物料重量，即地面帶式輸送機(jī)停機(jī)過(guò)程中輸送進(jìn)入上部料斗的物料減去懸臂帶式輸送機(jī)排出的物料，通過(guò)公式M3=M2-M1獲得。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，在不同的堆料作業(yè)流量下，上部料斗在堵料時(shí)采用急停懸臂帶式輸送機(jī)的策略來(lái)停止作業(yè)流程，會(huì)導(dǎo)致上部料斗發(fā)生數(shù)十噸的溢料。

3 上部料斗堵料停機(jī)策略優(yōu)化變更的必要性

國(guó)能珠海港務(wù)有限公司的堆取料機(jī)已投產(chǎn)使用8年，無(wú)論堆料還是取料，一直以急停懸臂帶式輸送機(jī)的策略來(lái)應(yīng)對(duì)料斗堵料故障，堆料時(shí)急停造成上部料斗周圍大量溢料的情況已經(jīng)司空見(jiàn)慣，給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)造成了大量的隱患及不必要的損失。

3.1? ? 對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成嚴(yán)重污染

上部料斗發(fā)生堵料溢料時(shí)，溢出物料大部分會(huì)掉落到回轉(zhuǎn)平臺(tái)、地面，物料高處撒落時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，對(duì)空氣造成嚴(yán)重的粉塵污染，增加從業(yè)人員罹患職業(yè)病的風(fēng)險(xiǎn)。落到設(shè)備、地面上也會(huì)對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行環(huán)境造成嚴(yán)重污染，影響設(shè)備安全運(yùn)行。

3.2? ? 產(chǎn)生大量的清潔清理費(fèi)用

堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上有懸臂帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、俯仰機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置、料斗維修平臺(tái)等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大量物料撒落在此處清理難度十分大，需要耗費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行清理。

3.3? ? 增加設(shè)備安全隱患，影響設(shè)備安全運(yùn)行

上部料斗周邊機(jī)構(gòu)復(fù)雜，有大量的電纜、傳感器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，大量物料撒落可能導(dǎo)致各種設(shè)備被物料侵入損壞，清理時(shí)也可能導(dǎo)致電纜、傳感器等外殼損壞，甚至發(fā)生人身觸電事故。

3.4? ? 增加設(shè)備停機(jī)時(shí)長(zhǎng)，降低生產(chǎn)作業(yè)效率

上部料斗發(fā)生堵料溢料時(shí)，由于流量大小不同可造成數(shù)十噸不等的物料撒落，加上上部料斗周邊機(jī)構(gòu)復(fù)雜，有大量的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，不易清理，需要數(shù)小時(shí)甚至一天的時(shí)間進(jìn)行清理檢查，其間設(shè)備無(wú)法投入生產(chǎn)，直接影響了生產(chǎn)作業(yè)的有序進(jìn)行。

4 堆取料機(jī)上部料斗堵料停機(jī)策略優(yōu)化方案

為達(dá)到料斗發(fā)生堵料時(shí)快速切斷物料來(lái)源，及時(shí)排空料斗的目的，需要對(duì)當(dāng)前堆取料機(jī)上部料斗堵料時(shí)的停機(jī)策略進(jìn)行變更。把原來(lái)上部料斗堵料時(shí)急停懸臂帶式輸送機(jī)，通過(guò)控制懸臂帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)急停輸送流程的策略改為上部料斗堵料時(shí)急停地面帶式輸送機(jī)，保持懸臂帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行以排空料斗的策略。

堆取料機(jī)機(jī)上帶式輸送機(jī)與地面帶式輸送機(jī)分別屬于兩個(gè)不同的控制系統(tǒng)——堆取料機(jī)控制系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)。兩個(gè)控制系統(tǒng)間在設(shè)計(jì)制造時(shí)只設(shè)計(jì)了少數(shù)幾個(gè)必要的通信，未單獨(dú)給上部料斗堵料信號(hào)設(shè)置通信點(diǎn)，無(wú)法直接通過(guò)堵料信號(hào)急停地面帶式輸送機(jī)。堆取料機(jī)控制系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)的通信點(diǎn)中，只有懸臂帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)為“未運(yùn)行”和“堆取料機(jī)故障”兩個(gè)信號(hào)可以觸發(fā)地面帶式輸送機(jī)急停。所以策略變更方案只能采用“堆取料機(jī)故障”信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)堆取料機(jī)的作業(yè)模式、懸臂帶式輸送機(jī)的運(yùn)行方向、操作模式、上部料斗堵料開關(guān)信號(hào)的串聯(lián)組合，精確定位上部料斗堵料信號(hào)觸發(fā)時(shí)堆取料機(jī)正在進(jìn)行的作業(yè)狀態(tài)，再并入堆取料機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送給中央控制系統(tǒng)的“堆取料機(jī)故障”信號(hào)中，通過(guò)“堆取料機(jī)故障”信號(hào)來(lái)觸發(fā)地面帶式輸送機(jī)急停。同時(shí)，刪除懸臂帶式輸送機(jī)堆料運(yùn)行中上部料斗堵料信號(hào)的聯(lián)鎖，在堵料信號(hào)觸發(fā)時(shí)保持懸臂帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，從而達(dá)到上部料斗發(fā)生堵料時(shí)，能快速急停地面帶式輸送機(jī)，切斷上游物料來(lái)源，同時(shí)保持懸臂帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而排空料斗的目的，防止上游帶式輸送機(jī)停機(jī)過(guò)程中由于慣性帶入料斗的大量物料無(wú)法排出而大量外溢。

5 結(jié)語(yǔ)

堆取料機(jī)已投產(chǎn)使用8年，很多小問(wèn)題可能大家已經(jīng)習(xí)慣了它的存在，變成了潛意識(shí)中的正常狀態(tài)，從而忽略了去改善優(yōu)化的想法。這是很危險(xiǎn)的，很多看似正常的小問(wèn)題其實(shí)隱藏著巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，看似正常的狀態(tài)也有很大的改進(jìn)空間。作為設(shè)備運(yùn)維人員，需要把小問(wèn)題放大化，才能更容易發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的隱患，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

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[3] 艾薩克·牛頓.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理[M].曾瓊瑤，王瑩，王美霞，譯.重慶：重慶出版社，2008.

收稿日期：2021-08-12

作者簡(jiǎn)介：蘭漢聰（1989—），男，廣東韶關(guān)人，工程師，研究方向：機(jī)械電子。