斗輪堆取料機料斗堵料停機策略研究

蘭漢聰　陳碩　胡躍

摘要：簡單闡述了散貨市場使用帶式輸送機運輸物料時在轉(zhuǎn)接點處發(fā)生堵料情況的處置策略，分析了國能珠海港務(wù)有限公司堆場的現(xiàn)狀，對堆取料機料斗堵料的停機策略進行了研究，指出其優(yōu)缺點，并設(shè)計了有效可行的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機;轉(zhuǎn)接點;堵料;散貨

0 引言

斗輪堆取料機，是一種用于大型干散貨堆場的現(xiàn)代化堆取機械，通過懸臂帶式輸送機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)堆料和取料功能，其由于連續(xù)輸送、高效堆取等特點在國內(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。斗輪堆取料機主要承擔(dān)散料的堆存和挖取作用，堆料啟動時，機上帶式輸送機先運轉(zhuǎn)，地面帶式輸送機后運轉(zhuǎn);取料啟動時，地面帶式輸送機先運轉(zhuǎn)，機上帶式輸送機后運轉(zhuǎn)[1]。即通過斗輪進行取料，通過機上帶式輸送機、下部料斗輸送到下游帶式輸送機，將物料轉(zhuǎn)運到船艙、高爐料場等處[2];或?qū)⑵渌胤降奈锪嫌缮嫌螏捷斔蜋C輸送到上部料斗，機上帶式輸送機將物料堆存到堆場。上部料斗和下部料斗是實現(xiàn)上游和下游帶式輸送機與機上帶式輸送機轉(zhuǎn)接的關(guān)鍵機構(gòu)，也是整個輸送過程中最容易出現(xiàn)堵料撒料的機構(gòu)，在發(fā)生堵料時其緊急停機策略直接影響料斗處的撒料情況。

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

1 帶式輸送機轉(zhuǎn)接點常規(guī)停機策略

在帶式輸送機的運輸流程中，需要有眾多的轉(zhuǎn)接點來實現(xiàn)不同帶式輸送機之間的轉(zhuǎn)運，才能把物料輸送到指定位置，轉(zhuǎn)接點是整個運輸流程中最容易發(fā)生堵料溢料的位置。在一個轉(zhuǎn)接點料斗落料不暢發(fā)生堵料時，通常會緊急停止上游帶式輸送機的運行，而保持下游帶式輸送機繼續(xù)運行，以迅速切斷上游物料來源并排空轉(zhuǎn)接點料斗，防止發(fā)生堵料的轉(zhuǎn)接點料斗發(fā)生溢料的情況。

2 堆取料機料斗堵料停機策略分析

國能珠海港務(wù)有限公司堆場共有8臺堆取料機，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。在堆取料機上部和下部料斗發(fā)生堵料時，均采用急停機上帶式輸送機的策略，通過控制機上帶式輸送機的運行狀態(tài)來急停輸送流程。

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

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

通過對上部料斗進行堵料試驗，獲取到堵料時懸臂帶式輸送機和地面帶式輸送機的停機時間等數(shù)據(jù)，如表1所示。

表中Q為通過地面帶式輸送機的計量秤獲得的堵料前瞬時平均流量，單位為t/h。堆取料機額定堆料能力為5 400 t/h，試驗中未達(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為懸臂帶式輸送機在試驗中從堵料故障開始到完全停機的時間，T2為地面帶式輸送機在試驗中從堵料故障開始到完全停機的時間，單位為s。通過表1中數(shù)據(jù)可知，作業(yè)流量為0時，T1時間最長，而T2時間最短，主要原因為堆料時堆取料機臂架俯仰到最高狀態(tài)，懸臂帶式輸送機處于爬坡狀態(tài)，空載時沒有物料向下的阻力，所以其減速距離更遠(yuǎn)，即停機時間更長;而地面帶式輸送機因為是水平運行，空載時慣性小，減速距離短，所以相對于有負(fù)載時停機時間更短。

V1為懸臂帶式輸送機的帶速，V2為地面帶式輸送機的帶速，為固定值。

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

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

通過實驗數(shù)據(jù)分析可知，在不同的堆料作業(yè)流量下，上部料斗在堵料時采用急停懸臂帶式輸送機的策略來停止作業(yè)流程，會導(dǎo)致上部料斗發(fā)生數(shù)十噸的溢料。

3 上部料斗堵料停機策略優(yōu)化變更的必要性

國能珠海港務(wù)有限公司的堆取料機已投產(chǎn)使用8年，無論堆料還是取料，一直以急停懸臂帶式輸送機的策略來應(yīng)對料斗堵料故障，堆料時急停造成上部料斗周圍大量溢料的情況已經(jīng)司空見慣，給生產(chǎn)現(xiàn)場造成了大量的隱患及不必要的損失。

3.1? ? 對生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境造成嚴(yán)重污染

上部料斗發(fā)生堵料溢料時，溢出物料大部分會掉落到回轉(zhuǎn)平臺、地面，物料高處撒落時會產(chǎn)生大量揚塵，對空氣造成嚴(yán)重的粉塵污染，增加從業(yè)人員罹患職業(yè)病的風(fēng)險。落到設(shè)備、地面上也會對設(shè)備的安全運行環(huán)境造成嚴(yán)重污染，影響設(shè)備安全運行。

3.2? ? 產(chǎn)生大量的清潔清理費用

堆取料機回轉(zhuǎn)平臺上有懸臂帶式輸送機驅(qū)動裝置、俯仰機構(gòu)驅(qū)動裝置、回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動裝置、料斗維修平臺等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大量物料撒落在此處清理難度十分大，需要耗費大量的人力、物力進行清理。

3.3? ? 增加設(shè)備安全隱患，影響設(shè)備安全運行

上部料斗周邊機構(gòu)復(fù)雜，有大量的電纜、傳感器、電動機等設(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)備停機時長，降低生產(chǎn)作業(yè)效率

上部料斗發(fā)生堵料溢料時，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構(gòu)復(fù)雜，有大量的驅(qū)動設(shè)備，不易清理，需要數(shù)小時甚至一天的時間進行清理檢查，其間設(shè)備無法投入生產(chǎn)，直接影響了生產(chǎn)作業(yè)的有序進行。

4 堆取料機上部料斗堵料停機策略優(yōu)化方案

為達(dá)到料斗發(fā)生堵料時快速切斷物料來源，及時排空料斗的目的，需要對當(dāng)前堆取料機上部料斗堵料時的停機策略進行變更。把原來上部料斗堵料時急停懸臂帶式輸送機，通過控制懸臂帶式輸送機的運行狀態(tài)來急停輸送流程的策略改為上部料斗堵料時急停地面帶式輸送機，保持懸臂帶式輸送機繼續(xù)運行以排空料斗的策略。

堆取料機機上帶式輸送機與地面帶式輸送機分別屬于兩個不同的控制系統(tǒng)——堆取料機控制系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)。兩個控制系統(tǒng)間在設(shè)計制造時只設(shè)計了少數(shù)幾個必要的通信，未單獨給上部料斗堵料信號設(shè)置通信點，無法直接通過堵料信號急停地面帶式輸送機。堆取料機控制系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)的通信點中，只有懸臂帶式輸送機的運行狀態(tài)為“未運行”和“堆取料機故障”兩個信號可以觸發(fā)地面帶式輸送機急停。所以策略變更方案只能采用“堆取料機故障”信號進行優(yōu)化，通過堆取料機的作業(yè)模式、懸臂帶式輸送機的運行方向、操作模式、上部料斗堵料開關(guān)信號的串聯(lián)組合，精確定位上部料斗堵料信號觸發(fā)時堆取料機正在進行的作業(yè)狀態(tài)，再并入堆取料機控制系統(tǒng)發(fā)送給中央控制系統(tǒng)的“堆取料機故障”信號中，通過“堆取料機故障”信號來觸發(fā)地面帶式輸送機急停。同時，刪除懸臂帶式輸送機堆料運行中上部料斗堵料信號的聯(lián)鎖，在堵料信號觸發(fā)時保持懸臂帶式輸送機繼續(xù)運行，從而達(dá)到上部料斗發(fā)生堵料時，能快速急停地面帶式輸送機，切斷上游物料來源，同時保持懸臂帶式輸送機繼續(xù)運行，進而排空料斗的目的，防止上游帶式輸送機停機過程中由于慣性帶入料斗的大量物料無法排出而大量外溢。

5 結(jié)語

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

[參考文獻(xiàn)]

[1] 斗輪堆取料機技術(shù)條件：DL/T 183—2016[S].

[2] 李利慧，周寬，蘭漢聰.單點浮動支撐式驅(qū)動在臂架皮帶機中的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2020（24）：83-84.

[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

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