圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)選型方案

李忠明 高鵬飛

華電曹妃甸重工裝備有限公司

1 引言

圓形料場(chǎng)是一種由半球形鋼架穹頂封閉的儲(chǔ)料系統(tǒng)，具有占地面積小、自動(dòng)化程度高、能夠抵抗惡劣天氣、環(huán)保功能顯著等優(yōu)點(diǎn)，日益成為電廠、鋼廠、煤炭碼頭和一些化工企業(yè)堆場(chǎng)的首選，發(fā)展空間十分廣闊[1]。圓形料場(chǎng)儲(chǔ)料系統(tǒng)的核心是位于料場(chǎng)中心的圓形堆取料機(jī)，對(duì)圓形堆取料機(jī)常見的幾種形式的優(yōu)缺點(diǎn)做簡(jiǎn)要介紹，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)作為參考。

2 圓形料場(chǎng)堆取料工藝與堆取料機(jī)系統(tǒng)組成

2.1 圓形料場(chǎng)堆取料工藝

(1)堆料作業(yè)工藝

物料通過(guò)系統(tǒng)棧橋內(nèi)部的皮帶機(jī)系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)綀A形堆取料機(jī)上的堆料皮帶機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)皮帶機(jī)的運(yùn)輸從堆料機(jī)系統(tǒng)的頭部拋出。堆料機(jī)系統(tǒng)通過(guò)回轉(zhuǎn)大軸承與中心立柱支撐系統(tǒng)連接，堆料機(jī)系統(tǒng)可以圍繞著中心立柱做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。堆料過(guò)程為定點(diǎn)堆料，當(dāng)物料達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定高度后堆料臂回轉(zhuǎn)一定角度繼續(xù)定點(diǎn)堆料，等待料場(chǎng)堆滿后再進(jìn)行平填，最終形成圓形的料倉(cāng)。

(2)取料作業(yè)工藝

為保證物料刮取的穩(wěn)定，刮取物料之前現(xiàn)需要先通過(guò)刮板機(jī)將物料表面整平，待整平后由俯仰機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刮板對(duì)物料進(jìn)行切割，通過(guò)刮板鏈條將物料運(yùn)輸?shù)较虏苛隙穬?nèi)，通過(guò)出料系統(tǒng)將物料運(yùn)輸至圓形料倉(cāng)外。取料機(jī)采用回轉(zhuǎn)大軸承與中心立柱支撐系統(tǒng)連接，可以圍繞中心立柱回轉(zhuǎn)。為保證輸送的均勻，防止物料坍塌，刮板在刮取物料的過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行切向切割，每切割完一層后再向下一個(gè)厚度，分層取料，并形成階梯型料堆[2]。

2.2 圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)系統(tǒng)組成

圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)由主要由堆料機(jī)系統(tǒng)、取料機(jī)系統(tǒng)、中心立柱支撐系統(tǒng)以及出料系統(tǒng)組成(見圖1)。其中堆料機(jī)系統(tǒng)包括帶動(dòng)堆料機(jī)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的堆料回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，堆料皮帶機(jī)以及堆料懸臂架結(jié)構(gòu)；取料機(jī)系統(tǒng)包括刮板取料機(jī)，帶動(dòng)刮板取料機(jī)回轉(zhuǎn)的取料回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及帶動(dòng)刮板上下俯仰的卷?yè)P(yáng)起升機(jī)構(gòu)；中心支撐系統(tǒng)包括支撐整個(gè)設(shè)備以及棧橋載荷的中心筒體和中心支腿；出料系統(tǒng)包括匯集物料的中心料斗，流量調(diào)節(jié)的活化給料機(jī)或震動(dòng)給料機(jī)以及緊急事故料斗等[3]。

圖1 圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)各系統(tǒng)圖

3 圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)選型

3.1 堆料機(jī)和取料機(jī)常規(guī)形式

堆料機(jī)系統(tǒng)按照其結(jié)構(gòu)形式可以分為不可俯仰式和可俯仰式：不可俯仰式結(jié)構(gòu)僅可以圍繞中心立柱做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不可以相對(duì)于中心立柱支撐系統(tǒng)進(jìn)行上下俯仰，因此拋料點(diǎn)距離中心柱支撐系統(tǒng)的水平距離不變，拋料點(diǎn)距地面的高度不變。俯仰式堆料機(jī)既可回轉(zhuǎn)又可俯仰，拋料點(diǎn)距離中心柱支撐系統(tǒng)的水平距離和拋料點(diǎn)距地面的高度均可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并且在特定的工況下可以通過(guò)堆料機(jī)上仰，跨越取料機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“交叉堆取料”功能。

取料機(jī)系統(tǒng)按照其結(jié)構(gòu)形式主要分為懸臂式和門架式。其結(jié)構(gòu)區(qū)別在于門架式結(jié)構(gòu)以料倉(cāng)墻和中心柱支撐系統(tǒng)兩處為支點(diǎn)，系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，但是對(duì)于圓形倉(cāng)直徑比較大的系統(tǒng)而言，門架鋼結(jié)構(gòu)跨度大，鋼結(jié)構(gòu)的變形較大，對(duì)其行走的軌道安裝精度要求高(見圖2)。懸臂式結(jié)構(gòu)僅以中心柱支撐系統(tǒng)一處為支點(diǎn)，所有的載荷均由中心柱支撐系統(tǒng)承擔(dān)，對(duì)中心柱支撐系統(tǒng)以及下面的土建基礎(chǔ)要求較高(見圖3)。

圖2 門架式取料機(jī)結(jié)構(gòu)

圖3 懸臂式取料機(jī)結(jié)構(gòu)

3.2 圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)各組合應(yīng)用特點(diǎn)

綜上通過(guò)堆料系統(tǒng)和取料系統(tǒng)的組合，圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)可以分為堆料不俯仰門架式、堆料不俯仰懸臂式、堆料俯仰門架式以及堆料俯仰懸臂式4種機(jī)型組合。

以圖1為例，該結(jié)構(gòu)為堆料不俯仰門架式堆取料機(jī)，其取料機(jī)重量由中心立柱支撐系統(tǒng)和料倉(cāng)的墻體共同承擔(dān)，取料機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，可降低取料機(jī)回轉(zhuǎn)大軸承的軸向力和徑向力、回轉(zhuǎn)大軸承的造價(jià)和中心立柱支撐系統(tǒng)下方土建基礎(chǔ)的載荷，避免地腳螺栓受到上拔力，鋼結(jié)構(gòu)總重量較重。但是由于結(jié)構(gòu)限制，堆料機(jī)無(wú)法跨越取料機(jī)，因此設(shè)備的供電方式要采用中心集電滑環(huán)加電纜拖令的方式。通常料場(chǎng)區(qū)域劃分為堆料區(qū)、取料區(qū)、取料面和死區(qū)[4]。由于其供電方式以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，堆料機(jī)和取料機(jī)必須存在一定的夾角即為死區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)堆料或者取料，一般角度在25°左右。堆料系統(tǒng)和取料系統(tǒng)工作受到對(duì)方位置的制約，無(wú)法實(shí)現(xiàn)“交叉堆取料”作業(yè)，作業(yè)效率和料倉(cāng)的空間利用率相對(duì)較低。并且中心集電滑環(huán)造價(jià)較高，檢修不方便，且由于多采用進(jìn)口產(chǎn)品，若出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題停機(jī)時(shí)間可能較長(zhǎng)。

堆料俯仰懸臂式結(jié)構(gòu)見圖4。取料機(jī)系統(tǒng)在料倉(cāng)的墻體上沒有支撐，其全部的受力均由中心立柱支撐系統(tǒng)承擔(dān)，并且在某些特定的工作狀態(tài)下中心立柱與基礎(chǔ)固定的地腳螺栓會(huì)對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生上拔力，因此土建成本較高，配重重量大，下部大軸承成本高并且運(yùn)行穩(wěn)定性較門架式差，但鋼結(jié)構(gòu)相對(duì)門架式輕。由于其堆料機(jī)可以上仰跨越取料機(jī)，所以該結(jié)構(gòu)供電方式可以選擇中心集電滑環(huán)加電纜拖令的方式或者雙電纜拖令的方式。俯仰結(jié)構(gòu)需要液壓驅(qū)動(dòng)，會(huì)增加檢修點(diǎn)，若堆料機(jī)堆料能力較大時(shí)其俯仰液壓油缸要求較高，且對(duì)堆料機(jī)回轉(zhuǎn)軸承要求較高。由于其堆料點(diǎn)高度可以上下俯仰，在堆料時(shí)可以使拋料點(diǎn)下俯，降低拋料點(diǎn)和落料點(diǎn)之前的高度差，可以在一定程度上緩解堆料時(shí)的粉塵污染。

圖4 堆料俯仰懸臂式結(jié)構(gòu)

其他2種機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)可以通過(guò)上述2種組合區(qū)分，故不做闡述。

4 結(jié)語(yǔ)

在圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)設(shè)計(jì)選型時(shí)，要結(jié)合整個(gè)物料輸送系統(tǒng)、設(shè)備使用位置的地理環(huán)境以及氣象條件對(duì)方案進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對(duì)堆料機(jī)以及取料機(jī)的不同形式進(jìn)行組合，以在較低造價(jià)的情況下平穩(wěn)運(yùn)行且滿足系統(tǒng)需求。結(jié)合以上各種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，若單純從設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和設(shè)備造價(jià)方面考慮，堆料機(jī)宜選擇俯仰式，取料機(jī)宜選擇門架式，供電方式選擇雙電纜拖令供電。該結(jié)構(gòu)形式可以降低圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)的造價(jià)；其高度相對(duì)較低，能降低料倉(cāng)的土建成本以及系統(tǒng)皮帶機(jī)的土建成本；運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能承受較大的地震載荷等特殊情況。