礦用運(yùn)輸設(shè)備自動(dòng)清洗裝置研究

石 磊

（甘肅筑鼎建設(shè)有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

儲(chǔ)運(yùn)部作業(yè)區(qū)承擔(dān)著酒鋼集團(tuán)公司生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹匾蝿?wù)，由于工程運(yùn)輸設(shè)備經(jīng)常出入于露天料場(chǎng)、冶金渣場(chǎng)和施工現(xiàn)場(chǎng)輸送各類礦粉和建材，作業(yè)條件十分惡劣，運(yùn)輸設(shè)備上不可避免沾染大量的泥土、各類礦粉，嚴(yán)重影響環(huán)保要求和設(shè)備形象外觀。若采用傳統(tǒng)人工清洗的方法無(wú)法對(duì)底盤(pán)、車廂和無(wú)法觸及的地方進(jìn)行徹底清洗，而且傳統(tǒng)人工清洗費(fèi)時(shí)費(fèi)力，污水不能循環(huán)利用。

針對(duì)傳統(tǒng)人工清洗不能達(dá)到全方位清洗的難題，我公司與儲(chǔ)運(yùn)部門(mén)積極溝通交流，設(shè)計(jì)研發(fā)了一種全方位自動(dòng)清洗裝置，能夠自動(dòng)化快速清洗礦用運(yùn)輸設(shè)備。

1 主要措施

1.1 目標(biāo)要求

儲(chǔ)運(yùn)部運(yùn)輸設(shè)備眾多，調(diào)度、收發(fā)頻繁，需要將清洗裝置設(shè)置在一處既不干擾正常運(yùn)輸設(shè)備的調(diào)用，又能快速清洗停靠在停靠在指定位置的礦用運(yùn)輸設(shè)備，充分利用現(xiàn)有場(chǎng)地合理布置清洗的位置，選擇合理的清洗形式，確保運(yùn)輸設(shè)備通過(guò)沖洗后能正常停靠，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間等待。自動(dòng)清洗裝置要能夠全方位清洗設(shè)備，沖洗后的污水通過(guò)排水溝快速排回到污水沉淀池循環(huán)利用。自動(dòng)清洗裝置要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一鍵啟停開(kāi)始清洗車和停止清洗，操作人員根據(jù)設(shè)備的臟污程度來(lái)決定清洗時(shí)長(zhǎng)。

1.2 工作流程

該清洗裝置主要包括電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)、沖洗管路和噴頭、水泵組和污水沉淀池(蓄水池)等。根據(jù)清洗要求，清洗完畢后的污水經(jīng)過(guò)沉淀池后流到清水池中，清水池內(nèi)設(shè)置自動(dòng)控制的潛水泵。經(jīng)過(guò)濾經(jīng)沉淀后的水，由潛水泵進(jìn)行加壓后通過(guò)沖洗管道，最后由噴頭出水對(duì)礦用運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行沖洗。沖洗后的污水經(jīng)過(guò)帶坡度的排水溝自流入一次沉淀池，實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)利用。補(bǔ)充水主要靠運(yùn)輸作業(yè)區(qū)的生活水進(jìn)行適時(shí)補(bǔ)水。

1.3 裝置設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

（1）水泵組選型。礦用運(yùn)輸設(shè)備通行無(wú)固定時(shí)間段，清洗間隔時(shí)間不能確定。因此，水泵必須能夠頻繁啟動(dòng)，而且設(shè)備到達(dá)固定清洗位時(shí)，水泵能迅速出水進(jìn)行沖洗。自動(dòng)清洗裝置正常運(yùn)行時(shí)由運(yùn)輸設(shè)備操作員將設(shè)備安全停靠在待清洗位置，人工操作按鈕，一鍵啟停開(kāi)始清洗和停止清洗。沖洗水為沉淀的污水，懸浮顆粒物較多。因此，選用潛水排污泵最合適，根據(jù)對(duì)單臺(tái)設(shè)備沖洗水的估算，選定4臺(tái)100WQ100-35-18.5型潛水排污泵能夠滿足沖洗的流量和壓力要求。潛水排污泵主要技術(shù)參數(shù)中最大流量為100m3/h，揚(yáng)程35m。沉淀池長(zhǎng)11m、寬4m、深2.5m，清水池長(zhǎng)11m、寬3m、深2.5m，能滿足水泵組的持續(xù)工作。

（2）噴頭選型。噴頭在自動(dòng)清洗裝置中至關(guān)重要。如果噴頭發(fā)生堵塞或霧化效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，就會(huì)影響沖洗效果。根據(jù)清洗特點(diǎn)，要選用具有大流量、能夠提供均勻、強(qiáng)沖擊力的噴頭。在清洗裝置的兩側(cè)和頂部選用了標(biāo)準(zhǔn)的萬(wàn)向直射可調(diào)噴頭（出水孔孔徑為1mm×5mm）。裝置的底部為礦用運(yùn)輸設(shè)備的通行位置，選用的噴頭不能對(duì)輪胎產(chǎn)生損傷。目前市場(chǎng)上的標(biāo)準(zhǔn)噴頭多為尖嘴型的，這種噴頭會(huì)刺傷輪胎，嚴(yán)重降低輪胎使用壽命，而標(biāo)準(zhǔn)扁平型噴頭又為高壓霧化噴頭，無(wú)充實(shí)水柱，達(dá)不到清洗要求。為此專門(mén)設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易、實(shí)用性強(qiáng)、易安裝的直射噴頭，直射噴頭用M6×16螺栓（GB/T5783-2000）中心鉆 1.5mm的通孔制作，螺栓材料Zn·D-8.8級(jí)。直射噴頭配合墊圈旋擰在洗車裝置底部的方鋼管上，基本不會(huì)對(duì)輪胎產(chǎn)生影響。直射噴頭水柱充實(shí)，對(duì)底盤(pán)上的頑固污漬有很好的沖洗效果。直射噴頭如下圖所示。

圖1 自動(dòng)清洗設(shè)備的直射噴頭示意圖

（3）噴嘴布置方式。清洗裝置長(zhǎng)約10m、寬4.3m、高4.36m滿足運(yùn)輸設(shè)備通行要求，噴頭需交叉布置，形成均勻水幕，避免形成清洗死角。噴頭的布置形式分為底部、兩側(cè)和頂部。底部噴嘴16列，每列16個(gè)，每列噴頭交叉布置，共計(jì)256個(gè)。兩側(cè)噴嘴32列，每列15個(gè)，每列噴頭交叉布置，共計(jì)480個(gè)。頂部噴嘴14列，每列18個(gè)，每列噴頭交叉布置，共計(jì)252個(gè)。潛水排污泵的最大流量為100m3/h，揚(yáng)程35m，配合噴頭的噴水流速度約為5m/s，有足夠的沖擊力去除頑固結(jié)塊污漬。噴頭背面用鍍鋅鐵皮封閉避免水流飛濺污染周邊場(chǎng)地。

（4）系統(tǒng)控制。限高桿附近設(shè)置一套紅外感應(yīng)裝置，當(dāng)有設(shè)備進(jìn)入時(shí)清洗裝置處于準(zhǔn)備狀態(tài)，駕駛員安全停車后，按動(dòng)洗車按鈕自行進(jìn)行噴洗，清洗時(shí)長(zhǎng)約90s即可完成清洗工作。水泵池內(nèi)設(shè)置液位計(jì)，當(dāng)清洗過(guò)程中消耗蓄水池水量達(dá)到低液位時(shí)候，由液位計(jì)控制補(bǔ)水閥發(fā)開(kāi)，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)水，水池液位達(dá)到設(shè)置的高液位后，液位計(jì)發(fā)出命令關(guān)閉補(bǔ)水閥。本清洗裝置可完全滿足全自動(dòng)清洗及自動(dòng)補(bǔ)水功能，且控制操作簡(jiǎn)單。

（5）排水溝。在清洗裝置的底部每隔700mm設(shè)置一個(gè)300mm寬的排水溝，坡度2%，滿足4臺(tái)100WQ100-35-18.5型潛水排污泵同時(shí)工作的出水要求，同時(shí)避免排水溝底部沉積泥沙。清洗裝置底部的排水溝上覆蓋鋼篦子保證運(yùn)輸設(shè)備的正常通行。

（6）大樣圖。

圖2 清洗裝置立面圖

2 實(shí)施情況

本套全方位自動(dòng)清洗裝置已于2019年6月安裝調(diào)試壓完畢，運(yùn)行情況良好，能夠徹底清洗工程設(shè)備，同時(shí)極大的改善了作業(yè)區(qū)內(nèi)的廠容廠貌，避免了工程運(yùn)輸設(shè)備的揚(yáng)塵污染，清洗污水循環(huán)利用最大限度實(shí)現(xiàn)零污染，為作業(yè)區(qū)創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。此套清洗設(shè)備可進(jìn)行自主操作，一鍵啟停開(kāi)始清洗和停止清洗，沒(méi)有增加額外的崗位人員，十分方便快捷。清洗裝置出水迅速，噴頭噴霧充實(shí)、污水的循環(huán)利用高效，徹底解決了傳統(tǒng)人工清洗方法不徹底的問(wèn)題，根本上降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地提高了水資源循環(huán)利用。

圖3 自動(dòng)清洗裝置立面圖

3 經(jīng)濟(jì)效益及推廣價(jià)值

本套全方位自動(dòng)清洗裝置投入運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)了礦用運(yùn)輸設(shè)備的自動(dòng)清洗且清洗后污水循環(huán)利用，解決了設(shè)備出入作業(yè)區(qū)時(shí)夾帶泥土、礦粉等造成廠區(qū)污染問(wèn)題，有效控制了運(yùn)輸設(shè)備形象外觀，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，符合國(guó)家環(huán)保和節(jié)能的要求，具有良好的社會(huì)效益。全方位自動(dòng)清洗裝置可以推廣至施工現(xiàn)場(chǎng)和露天料場(chǎng)等需要對(duì)礦山運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行徹底清洗的單位和場(chǎng)地。同時(shí)還可以根據(jù)不同需求改造為多功能清洗裝置。

4 結(jié)語(yǔ)

礦用運(yùn)輸設(shè)備的自動(dòng)清洗裝置增設(shè)一鍵啟停功能，方便進(jìn)行自主操作，使自動(dòng)清洗設(shè)備充分發(fā)揮其功能，解決了傳統(tǒng)人工清洗不徹底問(wèn)題。