堆料機防掉纜工藝技術(shù)改造分析

趙秋海

（秦皇島港股份有限公司第七港務(wù)分公司，河北 秦皇島 066000）

專業(yè)堆場的堆料機一般采用整車在軌道上移動的形式，作用是將翻車機卸出的物料堆向軌道兩側(cè)的堆場。堆料機一般具有整機行走、懸臂回轉(zhuǎn)、懸臂俯仰三個動作，懸臂上布置有一條皮帶機，地面皮帶機通過尾車與堆料機相聯(lián)，作業(yè)時物料從地面皮帶機上被運送到尾車的料斗中并落到與該料斗相連的懸臂皮帶機上，再通過懸臂皮帶機落到堆場的地面上。通過懸臂皮帶機隨著懸臂沿軌道方向行走并圍繞堆料機中心線做回轉(zhuǎn)和俯仰動作，堆料機就實現(xiàn)了對所堆料垛高度、長度及寬度的調(diào)整。

堆料機的供電方式一般采用電纜卷盤形式，通過電纜卷盤上的6000V高壓卷纜把地面上中間換向點電源引進堆料機上的主變壓器，機上主變壓器把6000V高壓轉(zhuǎn)變?yōu)?80V動力電提供給各個電機或控制器。近年來隨著高壓技術(shù)的不斷成熟，機上動力電直接采用6000V高壓的方式也已經(jīng)越來越普遍。煤四期堆料機懸臂皮帶驅(qū)動電機即為6000V高壓電機。

操作方式一般有機側(cè)操作、手動操作和半自動操作三種模式，機上每個驅(qū)動裝置附近都布置有專用的機側(cè)操作箱，機側(cè)操作主要用于設(shè)備的維修和試驗。機側(cè)操作一般不通過堆料機的PLC連鎖系統(tǒng)而采用硬線直接控制方式，這樣在維修時就可以忽略已經(jīng)存在的如跑偏、打滑、電機過熱等故障信號而強行啟動電機，這個特點就要求司機做機側(cè)操作時必須充分注意設(shè)備和人員的安全，因為此時各種保護裝置已經(jīng)不再起作用。手動操作是由司機在司機室用手操作操縱桿和操作按鈕來完成堆料作業(yè)，堆料機的行走和旋轉(zhuǎn)動作是由操縱桿發(fā)出信號經(jīng)PLC程序控制器再送至速度變頻器控制電機實現(xiàn)無級調(diào)速。懸臂俯仰動作是由操縱桿發(fā)出信號經(jīng)PLC程序控制器控制液壓站的比例控制閥，使懸臂勻速上升或下降。半自動堆料方式是由司機在司機室操作臺上預(yù)先設(shè)定好各種所需作業(yè)范圍數(shù)據(jù)，然后堆料機按照已經(jīng)編好的PLC控制程序自動完成堆料作業(yè)。

堆料機在作業(yè)過程中，堆料機的供電由變電所輸出到堆場的中間換向點接線箱，然后卷纜通過電纜橋架、導纜器、電纜卷盤或卷筒和滑環(huán)箱最終實現(xiàn)給堆料機的供電。堆料機在作業(yè)過程中，如果堆料機由堆場的兩端向中間換向點行走時，通過卷纜電機及減速箱驅(qū)動卷盤或卷筒旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)卷纜與堆料機的同步；如果堆料機由堆場的中間換向點向兩端行走，則通過電纜被拉動實現(xiàn)卷盤或卷筒旋轉(zhuǎn)放纜實現(xiàn)卷纜實現(xiàn)與堆料機的同步。

1 堆料機掉纜原因分析

堆料機是采用恒轉(zhuǎn)矩的方式放纜，放纜的松緊度通過電纜減速箱的輸出轉(zhuǎn)矩來控制。如果轉(zhuǎn)矩過大，則導致放纜困難，電纜受拉力過大，地面電纜橋架中的卷纜被拉起過高，上下擺動過大，可能導致卷纜掉出電纜橋架，同時可能導致減速箱輸出軸處軸承使用壽命減少；如果轉(zhuǎn)矩過小，則導致放纜不被控制，卷纜過松，放纜過多，同樣導致掉纜現(xiàn)象的發(fā)生。

堆料機在實際工作中，由于卷纜上下擺動過大或者過松導致的掉纜，以前是通過調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩的方法來解決。調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩是通過調(diào)節(jié)減速箱內(nèi)壓簧力的大小實現(xiàn)的，需要多人手動去盤動卷纜盤，需多次反復(fù)調(diào)節(jié)試車才能達到比較合適的轉(zhuǎn)矩，費時費力。堆料機在行走過程中卷纜盤上的卷纜的重量是隨著卷纜或放纜的進行而變化的，而堆料機放纜采用的是恒轉(zhuǎn)矩的方式，因此，無論如何調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，都不能與堆場任一位置的所需的輸出轉(zhuǎn)矩相匹配，因此無法解決電纜因上下擺動過大或者過松導致的掉纜問題。

如果發(fā)現(xiàn)電纜掉落的情況，需要多人合力把掉落的卷纜抬到電纜橋架上，或者在多人監(jiān)護下通過大機行走、手動或自動卷纜相配合，才能恢復(fù)正常。無論哪種方法，都需要耗費大量的人力和時間，嚴重減少卸車產(chǎn)量，降低生產(chǎn)效率。如果掉落的卷纜未被及時發(fā)現(xiàn)，在卷纜的過程中刮拌其他物體時，很容易造成刮傷甚至刮斷纜，造成機損或人員傷亡等安全事故。

2 堆料機防掉纜技術(shù)方案

通過現(xiàn)場長期的觀察，我們發(fā)現(xiàn)導纜器過高，與電纜橋架距離過大使得卷纜在放纜過程中上下擺動幅度過大是導致掉纜問題發(fā)生的主要原因之一，因此我們決定從這個方面改進以解決電纜掉纜問題。降低導纜器的高度，能夠有效減小卷纜上下擺動的幅度，從而大大降低了掉纜發(fā)生的概率。另外，為了能夠及時發(fā)現(xiàn)掉落的卷纜，我們在導纜器的外側(cè)加裝漫反射光電管，實時監(jiān)測堆料機掉纜現(xiàn)象的發(fā)生，把其反饋信號輸入到堆料機的PLC中，及時反饋給堆料司機進行處理，杜絕因卷纜刮傷甚至掛斷而造成機損或人員傷亡等安全事故的發(fā)生。

2.1 確定導纜器降低的高度

原導纜器距離地面電纜橋架大約2m左右，在不碰撞到沿線設(shè)施的條件下，我們需要將導纜器位置適當?shù)慕档?，以減小電纜上下擺動的幅度。通過檢查及測量，沿線主要有報警喇叭、急停開關(guān)等裝置，而其最高點距離電纜橋架約0.4m，因此確定導纜器降低1.5m高度，預(yù)留10cm安全空間。

2.2 適當將鋼結(jié)構(gòu)垂直向下延伸

原導纜器是用螺栓固定在大機鋼結(jié)構(gòu)上，其鋼結(jié)構(gòu)由10#槽鋼焊接而成，因此，在不損壞導纜器的條件下，適當將鋼結(jié)構(gòu)垂直向下延伸即可，但要求保證其鋼結(jié)構(gòu)在延長后足夠牢固且在電纜橋架正上方，這樣使得安裝導纜器后放纜能夠準確進入電纜橋架內(nèi)。在保留導纜器安裝底座的基礎(chǔ)上，我們使用10#槽鋼將其大機上鋼結(jié)構(gòu)向下延長1.5m，同時在焊接處兩側(cè)附貼兩根槽鋼焊接來加固，在兩根平行槽鋼中間斜拉一根槽鋼使其更加穩(wěn)固。需要注意的是，在焊接加固鋼結(jié)構(gòu)的時候，須多次用重錘線確定好所加長的鋼結(jié)構(gòu)的垂直度以及垂直到電纜橋架上的位置，以保證電纜的垂度。

2.3 調(diào)節(jié)漫反射光電管照射角度及感測距離

在導纜器的外側(cè)安裝支架，然后鋪設(shè)用于光電管電源及信號的電纜。確定漫反射光電管照射的角度，當電纜掉出掉纜橋架后，從導纜器到地面的卷纜有大概2m左右。經(jīng)過仔細的觀察，我們發(fā)現(xiàn)卷纜與電纜橋架相交點的位置相對固定，相交點到光電管的距離相對穩(wěn)定，此時調(diào)整光電管的角度，讓其發(fā)射器正對相交點處的卷纜，然后把光電管固定在支架上。

調(diào)整好光電管的角度后，由于光電管到電纜與電纜橋架相交點的距離相對穩(wěn)定，可打開光電管外殼調(diào)整感測距離，通過反復(fù)試驗調(diào)節(jié)，直至達到可靠感測到為止。

2.4 在PLC程序中對光電管的反饋信號進行處理

在堆料機行走過程中，為了消除堆料機上煤塊等雜物的掉落對漫反射光電管的的影響，我們對輸入的信號進行延時處理，只有到達2秒及2秒以上的信號才有效。為防止漫反射光電管照到電纜橋架及周圍其他雜物而產(chǎn)生誤信號，我們對輸入的信號進行計數(shù)，當計數(shù)達到3次時，輸出一個報警信號；當計數(shù)達到5次時，輸出一個故障信號。

2.5 故障處理

堆料司機看到報警或故障信號后，可及時通知巡視人員到現(xiàn)場查看情況，如果出現(xiàn)掉纜的現(xiàn)象，可及時進行處理而不需要停止流程，可以實現(xiàn)連續(xù)性的卸車作業(yè)。

3 結(jié)語

由于改進后的導纜器降低了1.5m的高度，解決了之前電纜上下擺動幅度過大的問題，從而大大降低了掉纜發(fā)生的概率，同時也降低了轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)難度與次數(shù)，減少了維修量。導纜器外側(cè)加裝的漫反射光電管，可以及時準確的監(jiān)測掉纜現(xiàn)象的發(fā)生，杜絕了因未及時發(fā)現(xiàn)掉纜而造成機損或人員傷亡等安全事故的發(fā)生。堆料司機看到報警或故障信號后，可及時通知巡視人員根據(jù)現(xiàn)場情況及時處理，而不需要停止流程。此項改進為堆料機正常安全運行提供了保證，提高了卸車產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。

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