原料場翻車機系統(tǒng)設(shè)計探討

夏光勇

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122）

原料受卸有火車、汽車、船舶三種受卸方式，其中采用翻車機卸料是大中型鋼鐵企業(yè)受卸大宗原料的普遍方式。

翻車機是一種大型高效的機械化卸車設(shè)備。它將一節(jié)或幾節(jié)火車車皮翻轉(zhuǎn)約160℃～175℃左右，將散狀料卸入料倉，然后經(jīng)膠帶輸送機送入料場堆存。翻車機及其輔助設(shè)備就構(gòu)成了原料場的翻車機系統(tǒng)部分。它可將一整列火車的原料卸掉后，空車送出。一般地，運行過成可分為三個不同的工作階段，大部分設(shè)備露天作業(yè)，工作環(huán)境惡劣，設(shè)備較為分散，同時設(shè)備間的聯(lián)鎖和協(xié)調(diào)關(guān)系密切。

國內(nèi)裝備的翻車機多為武漢電力設(shè)備廠和大連重工·起重集團有限公司制造，大體可分為轉(zhuǎn)子式（如：ZFJ型、C型等）、側(cè)傾式（如CF型等）兩大類型。最近幾年，部分大型港口和鋼廠安裝有雙翻或多翻的翻車機，整個系統(tǒng)自動化水平較高。

本文主要以國內(nèi)鋼廠較為普遍采用的CFH-II型和C型翻車機作個比較分析，以某鋼廠原料場翻車機系統(tǒng)的設(shè)計為例，對原料場翻車機系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行了探討。

1 翻車機系統(tǒng)的組成和卸車線路配置

1.1 翻車機系統(tǒng)的組成

翻車機系統(tǒng)是以翻車機為主體，包括重車調(diào)車設(shè)備（如重車調(diào)車機，摘鉤平臺、夾輪器、安全止擋器等），空車調(diào)車設(shè)備（如空車調(diào)車機、單向止擋器等），此外根據(jù)工藝布置需要設(shè)有牽車臺等組成的一個集中控制的流水卸車線。

卸車線按其工藝布置形式可分為貫通式和折返式兩種。貫通式又稱為縱列作業(yè)線，其重車線和空車線在翻車機室前后，呈貫通式布置。由于貫通式作業(yè)線占用寬度較少，設(shè)備品種數(shù)量也較少，在工廠中有條件時，一般都采用此種方式（如昆鋼）。折返式是重車線和空車線并排布置在翻車機室兩側(cè)。占地寬度較大，作業(yè)設(shè)備較多，但作業(yè)線路長度較短，配置靈活。

下面以某鋼廠原料場的翻車機系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。該翻車機系統(tǒng)是C型翻車機，重車調(diào)車機，空車調(diào)車機，牽車臺等主要設(shè)備構(gòu)成，由于某鋼廠地處山區(qū)，場地線路較短，采用了折返式的布置線路，見下圖。

圖1 鋼廠原料場翻車機布置線路圖

一列火車通過火車機頭推送入軌道電路區(qū)間段停穩(wěn)后，重車調(diào)車機落下大臂并開鉤接掛第一節(jié)重車，大臂鉤頭與重車鉤頭可靠連接后，重車調(diào)車機牽引整列重車行至人工摘鉤處停止，由人工摘開重車之間連接的鉤頭，重車調(diào)車機隨之牽引單節(jié)重車至翻車機平臺就位后停止，大臂鉤頭開鉤，使重車與重車調(diào)車機分離脫開，同時在此過程中，若翻車機平臺上停放有已翻過的空車，則由重車調(diào)車機將其推入牽車臺，抬起大臂返回牽引下一節(jié)重車，同時在重車駛出翻車平臺區(qū)時，翻車機即可翻卸重車。在這同時，空車在牽車臺上停穩(wěn)后，牽車臺定位銷拔出，并牽向空車線，在靠近空車線時，減速緩慢對準(zhǔn)空車線，空車調(diào)車機工作，牽引空車到空車線。隨后牽車臺返回重車線，等待下一輛空車，依次循環(huán)。翻卸一個周期約需2.4min～3min。

1.2 翻車機車型的確定

國內(nèi)鋼廠較為普遍采用CFH-II型和C型翻車兩種車型。從目前使用情況來看，C型轉(zhuǎn)子式和CFH-II型側(cè)傾式翻車機均能滿足鋼廠原料場翻卸能力；C型轉(zhuǎn)子式較CFH-II型側(cè)傾式翻車機保護車輛較好，翻卸車輛較干凈，但是生產(chǎn)過程中C型設(shè)備維護工作量大，維護費用較高。見表1。

從上表可以看出，CFH-II型翻車機工作機構(gòu)多為機械式，而C型翻車機工作機構(gòu)多為液壓系統(tǒng)，在前些年，由于液壓系統(tǒng)不合理，造成C型翻車機故障較多。在某鋼廠原料場設(shè)計中考慮到近年來，制造廠對翻車機液壓系統(tǒng)進(jìn)行了修改，得到提高，因此選用C翻車機系統(tǒng)，能夠確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

表1 C型轉(zhuǎn)子式和CFH-II型側(cè)傾式翻車機比較

2 翻車機臺數(shù)的確定

2.1 翻車機作業(yè)線的生產(chǎn)能力

翻車機作業(yè)線的卸車能力Qf0=3600m/T。

某鋼廠原料場火車系統(tǒng)年受料量為412.09萬t/a，根據(jù)經(jīng)驗初步確定采用單翻形式，即取m=1；又根據(jù)制造廠提供的翻車機系統(tǒng)效率圖得翻車機作業(yè)線卸車周期約為178s。則翻車機作業(yè)線的卸車能力為Qf0=20.225，取Qf0=20輛/h。

一般地，鐵路車輛平均載重量G=54t/h，翻車機作業(yè)線的卸料能力Qf=Qf0×54=1080t/h。

另外考慮到影響翻車機作業(yè)線卸料能力的因素較多，除系統(tǒng)本身的卸車速度外，主要還有到達(dá)批次和時間，車列長度，站場調(diào)度組織等。根據(jù)手冊[1]影響系數(shù)Φf=0.5～0.8，外界因素大時取小值，影響小時取大值。根據(jù)某鋼廠所處位置條件選取Φf=0.65，則綜合卸料能力Qzf=0.65×1080=702t/h。

2.2 卸堆系統(tǒng)的生產(chǎn)能力

某鋼廠原料場火車受料系統(tǒng)每天的受料量約為11290t/d，根據(jù)堆卸系統(tǒng)設(shè)備運轉(zhuǎn)時間最少的是翻車機15h，來料不平衡系數(shù)K1=1.3，操作系數(shù)取K2=1.0，則卸堆系統(tǒng)生產(chǎn)能力Qx=1.0×1.3×11290/15=978.5（t/h）。

2.3 翻車機臺數(shù)

根據(jù)原料準(zhǔn)備設(shè)計手冊[1]11-4確定翻車機臺數(shù)為：

n=978.5/（702×0.9）＝1.55

根據(jù)以上計算結(jié)果，正常情況翻車機需選2臺，但是考慮某鋼廠原料場場地狹小，若翻車機占地面積過大，將減少原料場的貯存量，經(jīng)綜合考慮某鋼廠原料場翻車機系統(tǒng)采用單線系統(tǒng)，同時增設(shè)火車受料槽，并配螺旋卸車機兩臺輔助作業(yè)。

3 國內(nèi)翻車機系統(tǒng)與國外存在的差距

由于技術(shù)和經(jīng)濟方面的多種原因，目前國內(nèi)裝備的翻車機系統(tǒng)與國外存在的最大差距是自動化程度不高。理想的全自動化作業(yè)應(yīng)該是整套系統(tǒng)只需一個人遠(yuǎn)方監(jiān)控，在中控室實現(xiàn)翻卸整列重車的全過程，不間斷的生產(chǎn)作業(yè)，而實際生產(chǎn)中有各種因素制約翻車機系統(tǒng)的全自動化作業(yè)。

在某鋼廠原料場設(shè)計中整個作業(yè)線上主要有三處需要人工幫助才能完成整個卸車作業(yè)。第一個是該翻車機系統(tǒng)未配置液壓摘鉤平臺，須人工依次摘開重車之間的連接鉤頭，現(xiàn)場實際生產(chǎn)中當(dāng)工人摘開鉤后，通過打手勢或敲打車皮的方式通知中控室進(jìn)行下一步的操作。第二個是翻車機系統(tǒng)需由人工依靠電視監(jiān)控畫面操作重車調(diào)車機，行走到距待接車輛一定距離時，依靠經(jīng)驗來判定重車調(diào)車機停止位置，并依靠慣性與重車鉤頭可靠無碰撞的連接。第三個是翻車機在翻卸過程中會形成車皮的鉤頭不同程度的歪斜，從而是空車進(jìn)入空車線后，鉤頭連接不上，影響調(diào)車，固需配置一人在作業(yè)過程中人工推正。

4 結(jié)語

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，翻車機系統(tǒng)工藝和設(shè)備也會不斷的改進(jìn)，提高工作效率，改善勞動條件。翻車機系統(tǒng)工藝和設(shè)備的選擇牽涉到場地、技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保等多方面的因素，加之各廠具體情況有所不同，選定是力求合理、實用。