堆料機(jī)防掉纜工藝技術(shù)改造分析

趙秋海

（秦皇島港股份有限公司第七港務(wù)分公司，河北 秦皇島 066000）

專業(yè)堆場的堆料機(jī)一般采用整車在軌道上移動(dòng)的形式，作用是將翻車機(jī)卸出的物料堆向軌道兩側(cè)的堆場。堆料機(jī)一般具有整機(jī)行走、懸臂回轉(zhuǎn)、懸臂俯仰三個(gè)動(dòng)作，懸臂上布置有一條皮帶機(jī)，地面皮帶機(jī)通過尾車與堆料機(jī)相聯(lián)，作業(yè)時(shí)物料從地面皮帶機(jī)上被運(yùn)送到尾車的料斗中并落到與該料斗相連的懸臂皮帶機(jī)上，再通過懸臂皮帶機(jī)落到堆場的地面上。通過懸臂皮帶機(jī)隨著懸臂沿軌道方向行走并圍繞堆料機(jī)中心線做回轉(zhuǎn)和俯仰動(dòng)作，堆料機(jī)就實(shí)現(xiàn)了對所堆料垛高度、長度及寬度的調(diào)整。

堆料機(jī)的供電方式一般采用電纜卷盤形式，通過電纜卷盤上的6000V高壓卷纜把地面上中間換向點(diǎn)電源引進(jìn)堆料機(jī)上的主變壓器，機(jī)上主變壓器把6000V高壓轉(zhuǎn)變?yōu)?80V動(dòng)力電提供給各個(gè)電機(jī)或控制器。近年來隨著高壓技術(shù)的不斷成熟，機(jī)上動(dòng)力電直接采用6000V高壓的方式也已經(jīng)越來越普遍。煤四期堆料機(jī)懸臂皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)即為6000V高壓電機(jī)。

操作方式一般有機(jī)側(cè)操作、手動(dòng)操作和半自動(dòng)操作三種模式，機(jī)上每個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置附近都布置有專用的機(jī)側(cè)操作箱，機(jī)側(cè)操作主要用于設(shè)備的維修和試驗(yàn)。機(jī)側(cè)操作一般不通過堆料機(jī)的PLC連鎖系統(tǒng)而采用硬線直接控制方式，這樣在維修時(shí)就可以忽略已經(jīng)存在的如跑偏、打滑、電機(jī)過熱等故障信號而強(qiáng)行啟動(dòng)電機(jī)，這個(gè)特點(diǎn)就要求司機(jī)做機(jī)側(cè)操作時(shí)必須充分注意設(shè)備和人員的安全，因?yàn)榇藭r(shí)各種保護(hù)裝置已經(jīng)不再起作用。手動(dòng)操作是由司機(jī)在司機(jī)室用手操作操縱桿和操作按鈕來完成堆料作業(yè)，堆料機(jī)的行走和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作是由操縱桿發(fā)出信號經(jīng)PLC程序控制器再送至速度變頻器控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。懸臂俯仰動(dòng)作是由操縱桿發(fā)出信號經(jīng)PLC程序控制器控制液壓站的比例控制閥，使懸臂勻速上升或下降。半自動(dòng)堆料方式是由司機(jī)在司機(jī)室操作臺上預(yù)先設(shè)定好各種所需作業(yè)范圍數(shù)據(jù)，然后堆料機(jī)按照已經(jīng)編好的PLC控制程序自動(dòng)完成堆料作業(yè)。

堆料機(jī)在作業(yè)過程中，堆料機(jī)的供電由變電所輸出到堆場的中間換向點(diǎn)接線箱，然后卷纜通過電纜橋架、導(dǎo)纜器、電纜卷盤或卷筒和滑環(huán)箱最終實(shí)現(xiàn)給堆料機(jī)的供電。堆料機(jī)在作業(yè)過程中，如果堆料機(jī)由堆場的兩端向中間換向點(diǎn)行走時(shí)，通過卷纜電機(jī)及減速箱驅(qū)動(dòng)卷盤或卷筒旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)卷纜與堆料機(jī)的同步；如果堆料機(jī)由堆場的中間換向點(diǎn)向兩端行走，則通過電纜被拉動(dòng)實(shí)現(xiàn)卷盤或卷筒旋轉(zhuǎn)放纜實(shí)現(xiàn)卷纜實(shí)現(xiàn)與堆料機(jī)的同步。

1 堆料機(jī)掉纜原因分析

堆料機(jī)是采用恒轉(zhuǎn)矩的方式放纜，放纜的松緊度通過電纜減速箱的輸出轉(zhuǎn)矩來控制。如果轉(zhuǎn)矩過大，則導(dǎo)致放纜困難，電纜受拉力過大，地面電纜橋架中的卷纜被拉起過高，上下擺動(dòng)過大，可能導(dǎo)致卷纜掉出電纜橋架，同時(shí)可能導(dǎo)致減速箱輸出軸處軸承使用壽命減少；如果轉(zhuǎn)矩過小，則導(dǎo)致放纜不被控制，卷纜過松，放纜過多，同樣導(dǎo)致掉纜現(xiàn)象的發(fā)生。

堆料機(jī)在實(shí)際工作中，由于卷纜上下擺動(dòng)過大或者過松導(dǎo)致的掉纜，以前是通過調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩的方法來解決。調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩是通過調(diào)節(jié)減速箱內(nèi)壓簧力的大小實(shí)現(xiàn)的，需要多人手動(dòng)去盤動(dòng)卷纜盤，需多次反復(fù)調(diào)節(jié)試車才能達(dá)到比較合適的轉(zhuǎn)矩，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。堆料機(jī)在行走過程中卷纜盤上的卷纜的重量是隨著卷纜或放纜的進(jìn)行而變化的，而堆料機(jī)放纜采用的是恒轉(zhuǎn)矩的方式，因此，無論如何調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，都不能與堆場任一位置的所需的輸出轉(zhuǎn)矩相匹配，因此無法解決電纜因上下擺動(dòng)過大或者過松導(dǎo)致的掉纜問題。

如果發(fā)現(xiàn)電纜掉落的情況，需要多人合力把掉落的卷纜抬到電纜橋架上，或者在多人監(jiān)護(hù)下通過大機(jī)行走、手動(dòng)或自動(dòng)卷纜相配合，才能恢復(fù)正常。無論哪種方法，都需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，嚴(yán)重減少卸車產(chǎn)量，降低生產(chǎn)效率。如果掉落的卷纜未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在卷纜的過程中刮拌其他物體時(shí)，很容易造成刮傷甚至刮斷纜，造成機(jī)損或人員傷亡等安全事故。

2 堆料機(jī)防掉纜技術(shù)方案

通過現(xiàn)場長期的觀察，我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)纜器過高，與電纜橋架距離過大使得卷纜在放纜過程中上下擺動(dòng)幅度過大是導(dǎo)致掉纜問題發(fā)生的主要原因之一，因此我們決定從這個(gè)方面改進(jìn)以解決電纜掉纜問題。降低導(dǎo)纜器的高度，能夠有效減小卷纜上下擺動(dòng)的幅度，從而大大降低了掉纜發(fā)生的概率。另外，為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)掉落的卷纜，我們在導(dǎo)纜器的外側(cè)加裝漫反射光電管，實(shí)時(shí)監(jiān)測堆料機(jī)掉纜現(xiàn)象的發(fā)生，把其反饋信號輸入到堆料機(jī)的PLC中，及時(shí)反饋給堆料司機(jī)進(jìn)行處理，杜絕因卷纜刮傷甚至掛斷而造成機(jī)損或人員傷亡等安全事故的發(fā)生。

2.1 確定導(dǎo)纜器降低的高度

原導(dǎo)纜器距離地面電纜橋架大約2m左右，在不碰撞到沿線設(shè)施的條件下，我們需要將導(dǎo)纜器位置適當(dāng)?shù)慕档停詼p小電纜上下擺動(dòng)的幅度。通過檢查及測量，沿線主要有報(bào)警喇叭、急停開關(guān)等裝置，而其最高點(diǎn)距離電纜橋架約0.4m，因此確定導(dǎo)纜器降低1.5m高度，預(yù)留10cm安全空間。

2.2 適當(dāng)將鋼結(jié)構(gòu)垂直向下延伸

原導(dǎo)纜器是用螺栓固定在大機(jī)鋼結(jié)構(gòu)上，其鋼結(jié)構(gòu)由10#槽鋼焊接而成，因此，在不損壞導(dǎo)纜器的條件下，適當(dāng)將鋼結(jié)構(gòu)垂直向下延伸即可，但要求保證其鋼結(jié)構(gòu)在延長后足夠牢固且在電纜橋架正上方，這樣使得安裝導(dǎo)纜器后放纜能夠準(zhǔn)確進(jìn)入電纜橋架內(nèi)。在保留導(dǎo)纜器安裝底座的基礎(chǔ)上，我們使用10#槽鋼將其大機(jī)上鋼結(jié)構(gòu)向下延長1.5m，同時(shí)在焊接處兩側(cè)附貼兩根槽鋼焊接來加固，在兩根平行槽鋼中間斜拉一根槽鋼使其更加穩(wěn)固。需要注意的是，在焊接加固鋼結(jié)構(gòu)的時(shí)候，須多次用重錘線確定好所加長的鋼結(jié)構(gòu)的垂直度以及垂直到電纜橋架上的位置，以保證電纜的垂度。

2.3 調(diào)節(jié)漫反射光電管照射角度及感測距離

在導(dǎo)纜器的外側(cè)安裝支架，然后鋪設(shè)用于光電管電源及信號的電纜。確定漫反射光電管照射的角度，當(dāng)電纜掉出掉纜橋架后，從導(dǎo)纜器到地面的卷纜有大概2m左右。經(jīng)過仔細(xì)的觀察，我們發(fā)現(xiàn)卷纜與電纜橋架相交點(diǎn)的位置相對固定，相交點(diǎn)到光電管的距離相對穩(wěn)定，此時(shí)調(diào)整光電管的角度，讓其發(fā)射器正對相交點(diǎn)處的卷纜，然后把光電管固定在支架上。

調(diào)整好光電管的角度后，由于光電管到電纜與電纜橋架相交點(diǎn)的距離相對穩(wěn)定，可打開光電管外殼調(diào)整感測距離，通過反復(fù)試驗(yàn)調(diào)節(jié)，直至達(dá)到可靠感測到為止。

2.4 在PLC程序中對光電管的反饋信號進(jìn)行處理

在堆料機(jī)行走過程中，為了消除堆料機(jī)上煤塊等雜物的掉落對漫反射光電管的的影響，我們對輸入的信號進(jìn)行延時(shí)處理，只有到達(dá)2秒及2秒以上的信號才有效。為防止漫反射光電管照到電纜橋架及周圍其他雜物而產(chǎn)生誤信號，我們對輸入的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到3次時(shí)，輸出一個(gè)報(bào)警信號；當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到5次時(shí)，輸出一個(gè)故障信號。

2.5 故障處理

堆料司機(jī)看到報(bào)警或故障信號后，可及時(shí)通知巡視人員到現(xiàn)場查看情況，如果出現(xiàn)掉纜的現(xiàn)象，可及時(shí)進(jìn)行處理而不需要停止流程，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的卸車作業(yè)。

3 結(jié)語

由于改進(jìn)后的導(dǎo)纜器降低了1.5m的高度，解決了之前電纜上下擺動(dòng)幅度過大的問題，從而大大降低了掉纜發(fā)生的概率，同時(shí)也降低了轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)難度與次數(shù)，減少了維修量。導(dǎo)纜器外側(cè)加裝的漫反射光電管，可以及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測掉纜現(xiàn)象的發(fā)生，杜絕了因未及時(shí)發(fā)現(xiàn)掉纜而造成機(jī)損或人員傷亡等安全事故的發(fā)生。堆料司機(jī)看到報(bào)警或故障信號后，可及時(shí)通知巡視人員根據(jù)現(xiàn)場情況及時(shí)處理，而不需要停止流程。此項(xiàng)改進(jìn)為堆料機(jī)正常安全運(yùn)行提供了保證，提高了卸車產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。

[1]呂明薈，李毅民.斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展趨勢[J].港口裝卸，2008，(02)：96.

[2]羅雪蓮.PLC控制系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)[J].兵工自動(dòng)化，2013，(03)：89.

[3]王金春.散料輸送移動(dòng)設(shè)備中電纜卷筒的應(yīng)用及其電氣控制[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2011，(10)：98.