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(jī)運(yùn)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(jī)料斗堵料的停機(jī)策略進(jìn)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(jī);轉(zhuǎn)接點;堵料;散貨

0 引言

斗輪堆取料機(jī)，是一種用于大型干散貨堆場的現(xiàn)代化堆取機(jī)械，通過懸臂帶式輸送機(jī)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(jī)主要承擔(dān)散料的堆存和挖取作用，堆料啟動時，機(jī)上帶式輸送機(jī)先運(yùn)轉(zhuǎn)，地面帶式輸送機(jī)后運(yùn)轉(zhuǎn);取料啟動時，地面帶式輸送機(jī)先運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)上帶式輸送機(jī)后運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。即通過斗輪進(jìn)行取料，通過機(jī)上帶式輸送機(jī)、下部料斗輸送到下游帶式輸送機(jī)，將物料轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)輸送到上部料斗，機(jī)上帶式輸送機(jī)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(jī)與機(jī)上帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)接的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，也是整個輸送過程中最容易出現(xiàn)堵料撒料的機(jī)構(gòu)，在發(fā)生堵料時其緊急停機(jī)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(jī)，由華電重工設(shè)計制造，于2013年投入使用，堆取料機(jī)額定取料能力3 000 t/h，額定堆料能力5 400 t/h，機(jī)上帶式輸送機(jī)帶速5.4 m/s，地面帶式輸送機(jī)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(jī)上帶式輸送機(jī)的策略。

1 帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)接點常規(guī)停機(jī)策略

在帶式輸送機(jī)的運(yùn)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(jī)之間的轉(zhuǎn)運(yùn)，才能把物料輸送到指定位置，轉(zhuǎn)接點是整個運(yùn)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(jī)的運(yùn)行，而保持下游帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)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(jī)料斗堵料停機(jī)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(jī)，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(jī)上部和下部料斗發(fā)生堵料時，均采用急停機(jī)上帶式輸送機(jī)的策略，通過控制機(jī)上帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)來急停輸送流程。

在裝船、裝火車時，堆取料機(jī)用于取料，物料按照機(jī)上帶式輸送機(jī)、下部料斗、地面帶式輸送機(jī)的順序輸送到目標(biāo)位置，機(jī)上帶式輸送機(jī)在輸送流程中對于下部料斗屬于上游帶式輸送機(jī)，此時在下部料斗發(fā)生堵料而急停機(jī)上帶式輸送機(jī)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(jī)繼續(xù)運(yùn)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(jī)用于堆料，物料按照地面帶式輸送機(jī)、上部料斗、懸臂帶式輸送機(jī)的順序堆存到堆場上，懸臂帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸流程中相對于上部料斗而言就是下游帶式輸送機(jī)，此時若上部料斗發(fā)生堵料而急停懸臂帶式輸送機(jī)，就會導(dǎo)致上部料斗物料無法排出，加上在堆料時俯仰機(jī)構(gòu)會盡量抬高，懸臂帶式輸送機(jī)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(jī)由于距離長，大部分在平地運(yùn)行，慣性大，急停后需要減速運(yùn)行較長距離才能完全停止，這樣地面帶式輸送機(jī)上的物料就會全部積堵在堆取料機(jī)的上部料斗中，導(dǎo)致堆取料機(jī)上部料斗大量溢料。

通過對上部料斗進(jìn)行堵料試驗，獲取到堵料時懸臂帶式輸送機(jī)和地面帶式輸送機(jī)的停機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)在試驗中從堵料故障開始到完全停機(jī)的時間，T2為地面帶式輸送機(jī)在試驗中從堵料故障開始到完全停機(jī)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(jī)臂架俯仰到最高狀態(tài)，懸臂帶式輸送機(jī)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(jī)時間更長;而地面帶式輸送機(jī)因為是水平運(yùn)行，空載時慣性小，減速距離短，所以相對于有負(fù)載時停機(jī)時間更短。

V1為懸臂帶式輸送機(jī)的帶速，V2為地面帶式輸送機(jī)的帶速，為固定值。

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

M1為懸臂帶式輸送機(jī)從發(fā)生堵料故障到完全停機(jī)時輸送的物料重量;M2為地面帶式輸送機(jī)從發(fā)生堵料故障到完全停機(jī)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(jī)停機(jī)過程中輸送進(jìn)入上部料斗的物料減去懸臂帶式輸送機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(yáng)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(yùn)行環(huán)境造成嚴(yán)重污染，影響設(shè)備安全運(yùn)行。

3.2? ? 產(chǎn)生大量的清潔清理費(fèi)用

堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)平臺上有懸臂帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置、俯仰機(jī)構(gòu)驅(qū)動裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)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(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行清理。

3.3? ? 增加設(shè)備安全隱患，影響設(shè)備安全運(yùn)行

上部料斗周邊機(jī)構(gòu)復(fù)雜，有大量的電纜、傳感器、電動機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)行。

4 堆取料機(jī)上部料斗堵料停機(jī)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(jī)上部料斗堵料時的停機(jī)策略進(jìn)行變更。把原來上部料斗堵料時急停懸臂帶式輸送機(jī)，通過控制懸臂帶式輸送機(jī)的運(yùn)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(jī)，保持懸臂帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行以排空料斗的策略。

堆取料機(jī)機(jī)上帶式輸送機(jī)與地面帶式輸送機(jī)分別屬于兩個不同的控制系統(tǒng)——堆取料機(jī)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(jī)。堆取料機(jī)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(jī)的運(yùn)行狀態(tài)為“未運(yùn)行”和“堆取料機(jī)故障”兩個信號可以觸發(fā)地面帶式輸送機(jī)急停。所以策略變更方案只能采用“堆取料機(jī)故障”信號進(jìn)行優(yōu)化，通過堆取料機(jī)的作業(yè)模式、懸臂帶式輸送機(jī)的運(yùn)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(jī)正在進(jìn)行的作業(yè)狀態(tài)，再并入堆取料機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送給中央控制系統(tǒng)的“堆取料機(jī)故障”信號中，通過“堆取料機(jī)故障”信號來觸發(fā)地面帶式輸送機(jī)急停。同時，刪除懸臂帶式輸送機(jī)堆料運(yùn)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(jī)繼續(xù)運(yùn)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(jī)，切斷上游物料來源，同時保持懸臂帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，進(jìn)而排空料斗的目的，防止上游帶式輸送機(jī)停機(jī)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(jī)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(jìn)空間。作為設(shè)備運(yùn)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(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 斗輪堆取料機(jī)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(jī)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(jī)械電子。