高架可逆布料機(jī)在條形封閉料場(chǎng)的應(yīng)用

方 可 鄧凌謹(jǐn) 張曉華 鄧志勇

1湖南港航物流投資有限公司 長(zhǎng)沙 410203 2衡陽(yáng)運(yùn)輸機(jī)械有限公司 衡陽(yáng) 421002

0 引言

綠色港口是當(dāng)前為港口發(fā)展重點(diǎn)方向，交通運(yùn)輸部相繼發(fā)布了JTS/T 105—4—2020《綠色港口等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、JTS155—2019《碼頭船舶岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》、JTJ/T228—2008《水運(yùn)工程節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》、JTS156—2015《煤炭礦石碼頭粉塵控制設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。當(dāng)前封閉料場(chǎng)已得到廣泛應(yīng)用[1]，常見(jiàn)的料場(chǎng)形式有條形、圓形料場(chǎng)和筒倉(cāng)等，其中條形料場(chǎng)的整體投資更低，在適當(dāng)?shù)膱?chǎng)所滿(mǎn)足相應(yīng)環(huán)保技術(shù)要求條件下，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。料場(chǎng)設(shè)備的選擇取決于裝卸工藝和整體投資。堆料設(shè)備包括固定臂、固定臂上的卸料帶式輸送機(jī)、帶有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)/俯仰機(jī)構(gòu)的堆料機(jī)等，為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，設(shè)備需要大量的部件，使其機(jī)械和電器設(shè)備方面比固定臂機(jī)型更加復(fù)雜[2]。可逆布料機(jī)固定臂上梭式卸料的布料方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)雙側(cè)卸料、設(shè)備整體高度較低、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，在水電建設(shè)[3]、礦山[4]、港口等場(chǎng)景應(yīng)用較多，本文介紹該種結(jié)構(gòu)形式的高架可逆布料機(jī)在某港區(qū)工程料場(chǎng)中的應(yīng)用。

1 條形封閉料場(chǎng)的工藝流程

示例港區(qū)距所在水路上游某綜合樞紐約10 km，港區(qū)二期工程設(shè)2個(gè)3 000 t級(jí)（兼顧5 000 t級(jí)）通用泊位，設(shè)計(jì)年吞吐量150萬(wàn) t，岸線(xiàn)長(zhǎng)220 m，規(guī)劃總用地面積95.9畝，工程投資總概算2.96億元。

港區(qū)二期工程料場(chǎng)為18 000 m2大跨度封閉料場(chǎng)。散貨裝卸工藝采用門(mén)座起重機(jī)卸船，依次通過(guò)碼頭前沿環(huán)保集料斗、全封閉帶式輸送機(jī)輸送廊道B1、B2、B3、B4和轉(zhuǎn)運(yùn)站T1、T2、T3全程機(jī)械化封閉運(yùn)輸至大跨距散料封閉料場(chǎng)，通過(guò)高架可逆布料機(jī)堆料后采用單斗裝載機(jī)裝車(chē)出庫(kù)，其中B4帶式輸送機(jī)和高架布料機(jī)設(shè)置在散貨大棚內(nèi)。其工藝流程如圖1所示。

圖1 散料卸船、入庫(kù)、出庫(kù)工藝流程

2 高架可逆布料機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)原理

高架可逆布料機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。布料機(jī)在料場(chǎng)上方的軌道上運(yùn)行，主要功能是將高架帶式輸送機(jī)輸送來(lái)的物料堆卸入料場(chǎng)內(nèi)。

圖2 高架布料機(jī)總體結(jié)構(gòu)

當(dāng)卸料作業(yè)時(shí)，物料通過(guò)高架帶式輸送機(jī)經(jīng)布料機(jī)尾車(chē)(由尾車(chē)鋼結(jié)構(gòu)支撐)、轉(zhuǎn)載漏斗堆卸至可逆布料帶式輸送機(jī)上，可逆布料帶式輸送機(jī)再將物料堆卸入料場(chǎng)內(nèi)。布料機(jī)通過(guò)縱向行走裝置，完成沿料場(chǎng)長(zhǎng)度方向上不同卸料點(diǎn)卸料。電纜卷盤(pán)裝置完成地面電纜的上機(jī)并隨設(shè)備移動(dòng)的功能。

可逆布料帶式輸送機(jī)布置在固定臂鋼結(jié)構(gòu)上，布料帶式輸送機(jī)通過(guò)車(chē)輪，由電動(dòng)絞車(chē)驅(qū)動(dòng)、橫移鋼絲繩系統(tǒng)牽引在固定臂結(jié)構(gòu)上的軌道上行走，完成沿料場(chǎng)寬度方向上不同卸料點(diǎn)卸料。

為防止臂架傾覆，設(shè)有配重以平衡布料帶式輸送機(jī)和物料的重力。在固定臂鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上設(shè)有司機(jī)室、潤(rùn)滑系統(tǒng)及通道方便機(jī)上相關(guān)人員維修、行走等。

布料機(jī)輸送物料為鐵礦石、煤、骨料，密度為0.85～2.3 t/m3，輸送帶為 EP200×5(4.5+1.5)，帶寬為1 000 mm，驅(qū)動(dòng)裝置為2個(gè)18.5 kW電動(dòng)滾筒，布料能力為600～1 200 t/h，布料帶式輸送機(jī)為水平布置，長(zhǎng)度36 m，固定臂鋼結(jié)構(gòu)為60 m，采用對(duì)稱(chēng)布置，單側(cè)卸料范圍為6～30 m。縱向行走移動(dòng)車(chē)在50 kg/m鋼軌上行走，行程為180 m，驅(qū)動(dòng)裝置為4×7.5 kW，行走速度為0～0.3 m/s。圖3為布料料堆和布料機(jī)的在截面上工作范圍。

圖3 布料料堆和布料機(jī)的在截面上工作范圍

2.2 縱向行走裝置

縱向行走裝置的功能是實(shí)現(xiàn)布料機(jī)在高架結(jié)構(gòu)運(yùn)行軌道上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)行和對(duì)位作用。在主鋼結(jié)構(gòu)下由2個(gè)單輪架和4個(gè)雙輪架支承在軌道上，之間有墊片調(diào)整高度。驅(qū)動(dòng)采用三合一變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，變頻調(diào)速。行走裝置上與軌道端部分設(shè)有緩沖器和端部止擋器（帶電氣限位開(kāi)關(guān)）。緩沖器可吸收由于行走裝置碰撞時(shí)產(chǎn)生的能量。通常不允許發(fā)生碰撞，也不允許做任何碰撞試驗(yàn)。行走裝置每一條軌道的輪架上設(shè)置一個(gè)夾軌器，止滑力50 kN。夾軌器工作狀態(tài)可顯示在中控室內(nèi)。車(chē)輪踏面直徑為630 mm。使輪壓均衡，行走速度按工作要求進(jìn)行調(diào)速控制，保證系統(tǒng)安全。行走軌道的安裝按文獻(xiàn)[5]所述進(jìn)行。

2.3 橫移鋼絲繩系統(tǒng)

橫移鋼絲繩系統(tǒng)主要由電動(dòng)絞車(chē)、鋼絲繩、滑輪、夾緊裝置等組成，牽引布料帶式輸送機(jī)和配重小車(chē)移動(dòng)。牽引鋼絲繩采用雙繩系統(tǒng)，由同一個(gè)絞車(chē)驅(qū)動(dòng)，在配重小車(chē)牽引處設(shè)平衡鉸點(diǎn)，從而提高安全性，并保證雙繩的同步性。

2.4 性能特點(diǎn)

1）采用固定臂、縱向行走、橫向鋼絲繩系統(tǒng)牽引移動(dòng)布料帶式輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)條形料場(chǎng)的堆料，簡(jiǎn)化了機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使高架布料機(jī)各方向的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立，降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性；

2）布料機(jī)在地面軌道上行走，采用60 m長(zhǎng)的固定臂，達(dá)到布料機(jī)的單側(cè)布料范圍6～30 m，通過(guò)可逆帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)雙側(cè)布料，達(dá)到了整個(gè)堆場(chǎng)的全覆蓋，與水平擺動(dòng)式布料機(jī)、混凝土入倉(cāng)固定臂布料機(jī)相比覆蓋面積更大[6，7]；

3）與帶有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)的堆料機(jī)相比，固定臂布料機(jī)降低了設(shè)備的最大高度，從而降低了封閉料場(chǎng)的整體高度和封閉料場(chǎng)的投資。

3 系統(tǒng)供電及控制系統(tǒng)

布料機(jī)配電采用三相四線(xiàn)AC380V電源，總用電容量設(shè)計(jì)約100 kW，用戶(hù)將電源引接至地面電源箱，布料機(jī)電源采用三合一電纜引自地面電源箱，并通過(guò)電纜卷筒裝置將電源引接至機(jī)上配電室。

動(dòng)力綜合柜內(nèi)配置總進(jìn)線(xiàn)斷路器、大車(chē)行走機(jī)構(gòu)配電回路、夾軌器電源回路及其他輔助設(shè)備配電回路。大車(chē)行走機(jī)構(gòu)主電動(dòng)機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)。

布料機(jī)系統(tǒng)的控制采用S7-1200系列可編程控制器2層控制結(jié)構(gòu)體系，上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)通信，并具有手動(dòng)控制和自控控制2套獨(dú)立的操作方式。

布料機(jī)的控制主要為大車(chē)行走機(jī)構(gòu)、電動(dòng)絞車(chē)機(jī)構(gòu)、懸臂可逆帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，各系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行操作，同時(shí)有具備可靠的連鎖或互鎖關(guān)系，有序保證系統(tǒng)的高效可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。各機(jī)構(gòu)的基本操作及簡(jiǎn)易邏輯如圖4所示。

圖4 布料機(jī)系統(tǒng)控制邏輯圖

4 項(xiàng)目實(shí)施情況

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)作業(yè)管理系統(tǒng)、帶式輸送機(jī)和布料機(jī)控制系統(tǒng)的智能自動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝流程全過(guò)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程集中控制。與碼頭配套的散貨環(huán)保倉(cāng)庫(kù)為散貨環(huán)保倉(cāng)庫(kù)，通過(guò)船運(yùn)到達(dá)港區(qū)的礦石、砂石、煤炭等散貨，可以實(shí)現(xiàn)全封閉運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)零污染。

高架可逆布料機(jī)的成功投入運(yùn)行、結(jié)合地面帶式輸送機(jī)尾車(chē)卸料充分利用了散貨大棚內(nèi)堆場(chǎng)范圍，實(shí)現(xiàn)了13，608 m2的有效堆存面積。項(xiàng)目實(shí)施后得到了一定的關(guān)注，可在類(lèi)似港口、堆場(chǎng)進(jìn)行推廣。