單堆單取斗輪機尾車防脫鉤保護裝置及連鎖

裴傳福，李建高，梁光池，孟繁光

（華能沁北發(fā)電有限責任公司，河南濟源 459000）

0 引言

堆取料機又稱斗輪機，有較高的散裝物料堆取能力，在各個企業(yè)生產(chǎn)鏈中具有重要作用。現(xiàn)在堆取料機主要有單堆單取式、單堆雙取式、雙堆雙取式等類型，廣泛用于港口、冶金、水泥、鋼鐵廠、焦化廠、儲煤廠、發(fā)電廠、碼頭、料場等廠礦企業(yè)。

單堆單取堆取料機主要的電氣驅(qū)動和檢測設備集中在大車、懸臂、回轉(zhuǎn)和走行等機構(gòu)，而所有供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在尾車配電室內(nèi)，通過尾車與大車鏈接大量以滑纜方式進行供電和控制。而堆取料機尾車與大車鏈接處僅靠一套普通液壓車鉤進行鏈接，若車鉤異常，很容易發(fā)生大梁和電纜損壞，進而導致堆取料機長期搶修退備，影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。

1 背景分析

1.1 單堆單取懸臂式堆取料機的結(jié)構(gòu)

由于只能滿足單一方向的堆料和取料作業(yè)，所以被稱為單堆單取懸臂式是堆取料機。它主要由輪斗、懸臂、大車、尾車、回轉(zhuǎn)和行走等機構(gòu)組成：大車與尾車依靠安裝在兩側(cè)的車鉤連接，車鉤具有液壓提銷裝置，通過液壓系統(tǒng)控制鉤銷的抬、落動作，實現(xiàn)大車與尾車分合來進行尾車堆料與取料狀態(tài)的變更。

大車部分有行走機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，懸臂具有懸臂皮帶驅(qū)動單元和輪動驅(qū)動單元，而所有供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)全部安裝于尾車配電室內(nèi)，大車與尾車的供電和控制信號電纜通過尾車與大車連接大梁通過滑纜方式進行傳輸。

大車與尾車的連接只有一個普通液壓控制抬落鉤銷裝置，并無相關車鉤狀態(tài)檢測信號及系統(tǒng)，如果大車與尾車脫鉤未及時發(fā)現(xiàn)，則會導致尾車與大車連接大梁斷裂，從而導致動力電纜和控制電纜拉斷，設備將會發(fā)生長期退備搶修時間。

1.2 大車與尾車脫鉤原因分析

（1）車鉤位置無檢測裝置，無法確認車鉤是否掛緊。連接車鉤裝置的只有一套簡易的液壓車鉤，并無車鉤連接狀態(tài)檢測及反饋裝置，如果車鉤未掛牢或脫鉤則斗輪機值班員無法及時發(fā)現(xiàn)，將導致設備事故擴大。

（2）車鉤未掛緊，導致脫鉤。大車與尾車連接的車鉤結(jié)構(gòu)簡單，容易發(fā)生卡澀情況，當鉤舌卡住或掛鉤撞擊力較小時，容易產(chǎn)生車鉤掛靠的“假象”，當設備堆取料作業(yè)時將會發(fā)生車鉤脫離的情況。

（3）尾車部分無制動裝置。在變換尾車過程中，當堆取料機下方皮帶啟動或軌道不平時，尾車將會自動溜車，導致尾車脫離，損壞大梁及動力和控制電纜。

（4）堆取料機變換尾車時間較長，在變換尾車過程中，當值班員大意時將導致大車前進“過位”，從而發(fā)生尾車脫離，導致大梁和電纜受損。

2 原理說明

2.1 堆取料機堆料和取料狀態(tài)

（1）堆料狀態(tài)：當液壓缸升起，帶動尾車皮帶裝置升起后，懸臂皮帶正面向輪斗方向旋轉(zhuǎn)，所來物料通過地面皮帶運至尾車最高點后，落料至落料管后，通過懸臂皮帶傳輸至料場，此時輪斗不需啟動作業(yè)（圖1）。

圖1 堆料狀態(tài)

（2）取料狀態(tài)：當液壓缸下降到底部后，尾車皮帶裝置同時下降至落料管下方，輪斗啟動旋轉(zhuǎn)，懸臂皮帶正面向落料管方向旋轉(zhuǎn)，通過輪斗取料后，物料落至懸臂皮帶上方，通過懸臂皮帶傳輸至落料管內(nèi)，物料落至尾車部分的地面皮帶進行輸送，從而實現(xiàn)取料作業(yè)（圖2）。

圖2 取料狀態(tài)

2.2 堆取料變換過程

堆取料變換過程如下：當大車與尾車車鉤鉤銷抬起后，大車部分向前行走，尾車原位不動；當大車行走至前進位，尾車液壓缸進行升（降）動作后，車鉤鉤銷下落，大車后退至掛鉤位，從而實現(xiàn)堆取料機尾車變換為堆（取）料狀態(tài)（圖3）。

圖3 堆取料變換

2.3 尾車防脫鉤檢測裝置安裝及連鎖條件

（1）在尾車與大車正常掛鉤連接狀態(tài)下，在尾車大梁和大車本體上方分別安裝接近感應開關和限位擋鐵，接近感應開關信號傳輸至堆取料機控制系統(tǒng)中PLC 內(nèi)，編寫PLC 控制邏輯：當堆取料機在非變換尾車過程時，如果接近感應開關信號丟失，則系統(tǒng)認為大車與尾車已脫鉤，此時堆取料機的大車將禁止前進行走；如果在取料狀態(tài)時連接尾車的地面皮帶也將停止運行，并聯(lián)停斗輪機，防止皮帶旋轉(zhuǎn)拖動尾車移動，造成設備異常事故發(fā)生，此時可通過控制大車后退動作，再次實現(xiàn)車鉤連接。此方法可以有效解決由于大車與尾車車鉤未靠緊作業(yè)時發(fā)生的脫鉤情況，也可解決由于脫鉤或車鉤未靠緊、地面皮帶運行拖動尾車向后溜車導致大梁及電纜損壞的情況。

（2）在變換尾車時大車行走前進極限位置安裝機械行程限位開關，限位開關信號傳輸至堆取料機控制系統(tǒng)中PLC內(nèi)，編寫PLC 控制邏輯：當堆取料機在變換尾車過程中，如果前進極限機械行程開關動作時，大車禁止前進行走，且在變換尾車過程中尾車地面皮帶進行運行。此方法可有效解決由于值班員大意而導致的大車行走距離過遠，或尾車地面皮帶運行帶動尾車溜車、導致尾車大梁或電纜損壞的情況。

（3）在尾車車鉤位置安裝監(jiān)控攝像機，將畫面?zhèn)鬏斨炼讶×蠙C控制室。當堆取料機脫鉤等情況發(fā)生，導致設備異常調(diào)停時，值班員可及時通過監(jiān)控畫面觀察車鉤情況，避免值班員憑感覺誤操作，導致堆取料機受到二次傷害損壞。

3 經(jīng)濟效益分析

（1）堆取料機在廠、礦中的卸車及取料過程中作用重大，若堆取料機發(fā)生異常時，將直接影響企業(yè)的物料接卸和供應工作，所帶來的損失較大。

（2）堆取料機若尾車脫鉤導致大梁和電纜損壞后，大車部分將無法供電，由于整個大車部分體積大、噸位重，只能靠人力或其他機械助力其后退至合理距離內(nèi)。另外，大梁較重、不易安裝恢復，電纜較多，校線、接線工作量大且復雜，將導致堆取料機長時間退備無法作業(yè)，并將產(chǎn)生大額的人工搶修費用、機械租賃使用費用、物料接卸供應延時壓車費用，甚至由于物料供應不及時導致生產(chǎn)流水線無法繼續(xù)作業(yè)進展，發(fā)生更多的設備停機退備或設備故障等事故。

4 小結(jié)

該套尾車防脫鉤保護裝置采購及安裝費用較低，無需日常維護工作，但是可以在生產(chǎn)過程中起到關鍵作用。