翻車機自動化運行限制條件及解決方案

張?zhí)m慶 柯波 楊柏依 夏陽

[摘? ? 要]針對萊蕪電廠火車來煤翻卸過程中由機械、電氣聯(lián)鎖與液壓系統(tǒng)故障引起的設(shè)備對位精度不足、設(shè)備禁運停運與設(shè)備掉落碰撞等問題，制定了一系列硬件與軟件設(shè)備的改造方案，并提出利用MapleSim軟件完成對液壓系統(tǒng)故障的診斷。同時，針對人工摘鉤脫鉤導(dǎo)致的翻車效率低、人工勞動力浪費的現(xiàn)狀，設(shè)計了自動摘鉤裝置，為實現(xiàn)翻車系統(tǒng)的自動化作業(yè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]翻車機;系統(tǒng)改造;自動摘勾;全自動控制

[中圖分類號]TD54 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–03

Limiting Conditions and Solutions for Automatic Operation of Car Dumper

Zhang Lan-qing， Ke Bo， Yang Bo-yi， Xia Yang

[Abstract]Aiming at the problems of insufficient equipment alignment accuracy， equipment embargo shutdown and equipment drop collision caused by mechanical， electrical interlocking and hydraulic system faults in the process of train coal unloading in Laiwu power plant， a series of transformation schemes of hardware and software equipment are formulated， and the use of MapleSim software to complete the fault diagnosis of hydraulic system is proposed. At the same time， in view of the current situation of low overturning efficiency and waste of manual labor caused by manual uncoupling and uncoupling， an automatic uncoupling device is designed， which provides a technical basis for the automatic operation of the overturning system.

[Keywords]car dumper; system transformation; automatic pick-up; fully automatic control

翻車機系統(tǒng)是燃煤電廠用于翻卸由鐵路敞車運輸來的燃煤散料的大型卸車系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要通過翻車機與調(diào)車系統(tǒng)中的重車撥車機、空車推車機以及遷車臺等設(shè)備的機械或電氣聯(lián)鎖完成火車來煤的卸料。其系統(tǒng)中各獨立設(shè)備可根據(jù)作業(yè)運行要求完成獨立作業(yè)，也可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求進行聯(lián)鎖作業(yè)，例如：翻車機本體可獨立進行準(zhǔn)確的車輛定位、壓車、靠車、回轉(zhuǎn)、噴霧以及起振等操作，同時翻車機還可以與重車撥車機實現(xiàn)聯(lián)鎖，以保證翻車機在完成重車就位—撥車機離開翻車機回轉(zhuǎn)范圍—大臂抬起等操作后運行，其系統(tǒng)工藝繁雜、故障點繁多。

現(xiàn)階段，為保證翻車機系統(tǒng)在整個翻車卸料進程中有序化、安全化進行，其在翻車機控制室與調(diào)車系統(tǒng)中的各設(shè)備間設(shè)置有聲光報警、啟停信號、緊急停機按鈕、事故信號以及預(yù)告信號裝置。同時，被控機械設(shè)備的工況信號也可通過液晶顯示器顯示，來保證運行人員實時了解現(xiàn)場設(shè)備運行情況，并在設(shè)備出現(xiàn)故障時緊急作出反應(yīng);其中翻車機系統(tǒng)還設(shè)有自動控制、集中控制以及就地控制等多種工作方式，以保證撥車機等設(shè)備因光電開關(guān)損壞或無動作而造成設(shè)備無法運行時，運行人員可通過就地操作完成設(shè)備的啟停。但翻車機系統(tǒng)的自動控制常因設(shè)備故障頻發(fā)以及手動摘鉤等操作的限制，使其無法實現(xiàn)翻車操作的全自動運行。

其中，翻車機系統(tǒng)設(shè)備故障主要由電路系統(tǒng)短路、電源斷路、聯(lián)鎖條件限制、設(shè)備機械故障、液壓系統(tǒng)元件損傷以及油污粉塵污染等原因?qū)е路嚈C對位不準(zhǔn)、翻車機禁運停運、撥車機溜滑、壓車梁不起以及液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生。同時，裝有燃煤的待翻卸重車由撥車機牽引至翻車機前需由人工進行重車間掛鉤的摘除，該操作降低了翻車系統(tǒng)的工作效率，浪費了人員勞動力且翻車環(huán)境較差，威脅到了運行人員的身體健康。因此，筆者的工廠通過對廠內(nèi)翻車機系統(tǒng)存在的問題及其原因進行了查找分析，并針對各問題提出了合適的改造措施與關(guān)鍵技術(shù)，為實現(xiàn)翻車過程的全自動運行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)問題分析

華能萊蕪電廠翻車機為C型折返式單車翻車機，該系統(tǒng)具有完備的安全聯(lián)鎖保護裝置，且在系統(tǒng)正常運行的過程中可實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的自動化運行，但該系統(tǒng)在運行中常因儀控或機務(wù)原因造成設(shè)備運轉(zhuǎn)故障，而設(shè)備的無法運轉(zhuǎn)或運轉(zhuǎn)不到位不僅造成系統(tǒng)不能完全實現(xiàn)自動化運行，在集中或就地控制過程中也會因故障影響生產(chǎn)效率，究其故障類型及原因，主要有以下幾點。

1.1 對位不準(zhǔn)

1.1.1 遷車臺對位不準(zhǔn)

遷車臺是折返式翻車機卸車線中的輔助設(shè)備之一，可將完成正常卸料的車輛由重車線移送至空車線，是保證翻車機系統(tǒng)自動運行的關(guān)鍵。遷車臺對位缺陷處理較為困難，這也成了火車來煤翻卸自動化運行的瓶頸，其主要問題有以下幾個方面。

（1）軌道變形。遷車臺本體因重壓引起基礎(chǔ)沉降，導(dǎo)致軌道變形;軌道壓板與鋼軌道間垂直接觸擠壓，使固定軌道螺栓松動，引發(fā)軌道變形;由魚尾板拼接而成的軌道，其拼接空隙大小不一，重車走行時易引起各軌道振動力不同，振動力較大的部分易造成固定螺栓松動，接口下方混凝土破碎鋼軌下沉，進而導(dǎo)致拼接鋼軌錯開變形。當(dāng)遷車臺走行軌道變形后，會隨之引起對位銷液壓推桿卡澀，進而造成遷車臺對位不準(zhǔn)。

（2）制動器故障。因制動摩擦片的磨損老化、油污污染、彈簧回彈力不足以及制動器制動間隙增大等，引起行走電機制動器剎車失靈以及制動效果變差。

（3）雙向轉(zhuǎn)矩與扭矩不同。因軌道受潮、結(jié)冰等導(dǎo)致軌面濕滑而引起行走輪打滑，左右驅(qū)動輪行走不均;或因遷車臺走行時兩側(cè)轉(zhuǎn)矩與扭矩不對等，造成走行過程的扭轉(zhuǎn)，進而引發(fā)了遷車臺對位不準(zhǔn)。

（4）儀控故障。除上述機務(wù)原因，遷車臺的對位不準(zhǔn)還可能是因電磁閥燒損;對位及復(fù)位過程中感應(yīng)塊與接近開關(guān)的感應(yīng)距離不準(zhǔn);運行過程的緩沖減速失效引起遷車臺與防護墻之間發(fā)生撞擊，進而導(dǎo)致行走變頻器報過流故障等造成。

1.1.2 翻車機平臺對位不準(zhǔn)

翻車機接收由重車撥車機牽引來的裝有燃煤的車皮，并通過翻卸將燃料倒入煤斗中，翻車機完成傾斜后需返回零位，但該操作常出現(xiàn)翻車機對位平臺對不準(zhǔn)的現(xiàn)象，而出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因

如下。

（1）主令控制器動作不標(biāo)準(zhǔn)。因工作環(huán)境惡劣主令控制器易出現(xiàn)受潮積灰的問題，進而易導(dǎo)致半凸輪凸點的吸合斷開存在誤差。

（2）制動器故障。制動翻車機返回零位的渦流制動器因反復(fù)運動使螺栓松動、兩側(cè)閘瓦片磨損嚴(yán)重或磨損不均、液壓推桿油量不足等造成制動器運行故障。

（3）渦流制動故障。渦流制動中，其輸出轉(zhuǎn)矩與激磁電流呈線性關(guān)系，當(dāng)勵磁不準(zhǔn)時會導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩存在誤差，進而影響翻車機精準(zhǔn)對位;同時，制動器的接近開關(guān)損壞也會造成翻車機的平臺對位不準(zhǔn)。

（4）抱閘過松。電磁制動器與剎車片間隙過大，無法正常吸

合，導(dǎo)致剎車片磨損嚴(yán)重，進而引起抱閘過松，翻車機平臺對位不準(zhǔn)的情況下。

1.2 液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)主要是通過改變壓強來增大作用力，其在翻車機運行中起到舉足輕重的作用。其中，翻車機系統(tǒng)中的翻車機、重車撥車機、漲緊輪、遷車臺以及壓車梁等設(shè)備均通過液壓系統(tǒng)控制，但各設(shè)備常因出現(xiàn)壓力損失、液控單向閥泄油路堵、液壓系統(tǒng)故障以及液壓鎖泄漏等原因造成翻車機夾不緊、撥車機大臂不運動、漲緊輪漲不緊或不保壓、遷車臺運動失效以及壓車梁部分或全部不起等故障發(fā)生。

1.3 電氣系統(tǒng)故障

根據(jù)廠內(nèi)翻車機系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，設(shè)備常因違反聯(lián)鎖條件、聯(lián)鎖條件不具備與聯(lián)鎖條件限制等問題出現(xiàn)翻車機不能操作、不能翻轉(zhuǎn)、液壓系統(tǒng)無法正常工作、調(diào)車機與遷車臺無法走行等故障的發(fā)生。而聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動或拒動的原因主要是就地控制設(shè)備故障、控制電源線路故障、因溫度過高造成了控制裝置卡件老化損壞、信號干擾以及控制氣源等，因此解決設(shè)備聯(lián)鎖故障問題需針對上述原因?qū)ο到y(tǒng)進行逐一檢測。

1.4 手動摘鉤

翻車機系統(tǒng)在進入翻車工作前首先需通過重車調(diào)車機將滿載燃煤的敞車牽引至翻車機前，而后通過人工摘鉤的方式將車廂間的掛鉤摘除，車廂進入翻車機完成燃煤翻卸后仍需通過運行人員對車鉤位置進行扶正，該操作制約了翻車機實現(xiàn)全自動運行，同時也造成了人員浪費，并對運行人員的安全構(gòu)成了威脅，因此實現(xiàn)翻車系統(tǒng)自動化摘鉤是提高作業(yè)效率、降低安全風(fēng)險的關(guān)鍵。

2 系統(tǒng)改造方案

2.1 對位不準(zhǔn)

2.1.1 遷車臺對位不準(zhǔn)

（1）針對遷車臺軌道變形問題可通過在軌道基礎(chǔ)處墊鐵、將軌道壓板處增加一個彈性部件，保證軌道在受到垂直方向的壓力時可自行調(diào)節(jié)、對軌道拼接口處進行打磨等設(shè)備優(yōu)化改造進行解決。

（2）對制動摩擦片磨損問題需對其進行定時檢修更換清理，并對設(shè)備進行定時清理維護;同時，在制動摩擦片以及制動器處增設(shè)激光測距儀，實時監(jiān)測設(shè)備磨損以及位移情況，以保證故障得到及時處理。

（3）對遷車臺走行驅(qū)動機構(gòu)，特別是兩側(cè)制動器需進行制動力和行程比對調(diào)整，保證兩側(cè)制動器的制動力之差縮小到最小，防止遷車臺行走扭轉(zhuǎn)。

（4）對于感應(yīng)塊需對其與接近開關(guān)的距離進行調(diào)整，保證在減速位開關(guān)故障減少;同時需對遷車臺的對位處設(shè)置橡膠墊板，進行碰撞緩沖，以防止在運行故障的條件下引起碰撞及行走變頻器報過流故障的發(fā)生。

2.1.2 翻車機平臺對位不準(zhǔn)

（1）翻車機返回零位因軌道無法對準(zhǔn)而造成的車皮掉落的問題，需通過對主令控制器以及驅(qū)動裝置增設(shè)防護罩，避免在進行地面沖洗、雨天以及燃煤翻卸過程中因設(shè)備受潮積灰而引起設(shè)備運行故障問題的發(fā)生。

（2）閘瓦片磨損以及制動器的溫度等參數(shù)需通過增設(shè)激光測距儀以及溫度傳感器進行實時監(jiān)測，以保證設(shè)備元件可及時更換、制動可正常運行。

（3）根據(jù)勵磁與扭矩之間的線性關(guān)系對勵磁進行調(diào)整，并通過監(jiān)測輸出曲線，每隔一個月實現(xiàn)勵磁自動調(diào)整一次。

（4）電磁制動器與剎車片間進行實時的間距測量監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)剎車片磨損或因位移導(dǎo)致間距增大時，則系統(tǒng)進行報警提示，使設(shè)備得到及時的更換維修。

2.2 液壓系統(tǒng)故障

為保障液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，通過設(shè)置MapleSim故障仿真在線識別診斷軟件對翻車機系統(tǒng)中存在的各液壓系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)收集、液壓與基礎(chǔ)元件建模，以對液壓系統(tǒng)的故障進行識別與報警處理。具體的，在壓力損失較大、故障率高的位置設(shè)置壓力傳感器，以實時監(jiān)測該位置的壓力;在液控單向閥處設(shè)置流量及壓差檢測裝置，以實時監(jiān)測閥內(nèi)油量，防止因漏油導(dǎo)致設(shè)備故障;在液壓系統(tǒng)處安裝壓力傳感器，防止因液壓沖擊造成壓力峰值超過工作壓力，影響設(shè)備的正常運行，同時將流動換向閥和電磁換向閥聯(lián)用，減小液壓沖擊。

2.3 電氣系統(tǒng)故障

現(xiàn)階段廠內(nèi)已實現(xiàn)各設(shè)備的保護聯(lián)鎖功能，因此針對PLC控制系統(tǒng)增加繼電器隔離保護裝置，消除因控制電源線路短路而造成的I/O模塊損壞故障的發(fā)生;將光電編碼器更換成為具抗磁干擾的設(shè)備，同時為防止電磁信號干擾，針對PLC系統(tǒng)重新做接地線，以保證各設(shè)備通信的穩(wěn)定性。

2.4 翻車機手動摘鉤問題

針對待翻車車廂的手動摘鉤操作導(dǎo)致的作業(yè)效率低及人員勞動力損失等問題，提出了一種自動機械摘鉤方法。同時設(shè)計開發(fā)了一種自動摘鉤裝置，該裝置主要包含液壓驅(qū)動裝置、提鉤擺臂、行走電機、銷軸、滑塊以及自動摘鉤的PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行過程中可通過視頻監(jiān)控以及在線設(shè)備監(jiān)測實時記錄傳輸摘鉤大臂與鉤把的定位參數(shù)、摘鉤過程的運行狀態(tài)參數(shù)、重車脫鉤等參數(shù)于控制室顯示屏上，并且摘鉤裝置與重車撥車機可實現(xiàn)自動聯(lián)鎖，以保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

3 結(jié)束語

通過對廠內(nèi)翻車機系統(tǒng)中各設(shè)備故障原因的分析以及手動摘鉤的了解，提出具有針對性的包含有硬件設(shè)備設(shè)置以及軟件設(shè)備添加的改造方案，解決了遷車臺與翻車機對位不準(zhǔn)、液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)故障的問題，實現(xiàn)了重車車廂的自動摘鉤操作，同時實現(xiàn)了各設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測，為翻車機系統(tǒng)實現(xiàn)全自動運行提供了有利的技術(shù)保障。

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