散貨堆場回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機綜合灑水系統(tǒng)優(yōu)化

王 超

國能黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司

1 引言

回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機的主要功能是將翻車機卸下的貨物堆存到堆場上，主要由行走機構(gòu)、立柱(門架)、變幅機構(gòu)(俯仰機構(gòu))、上部回轉(zhuǎn)機構(gòu)、臂架機構(gòu)、司機室和門座等構(gòu)成[1]，通過單機行走、臂架俯仰、臂架回轉(zhuǎn)這些動作相互配合來實現(xiàn)貨物堆料。回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機與翻車機、取料機、皮帶機、裝船機組成港口卸、取、裝運輸機械化系統(tǒng)[2]。

堆料機傳統(tǒng)的供水模式為水槽供水[3]，水槽沿單機軌道布置，借助吸水泵、吸水管完成堆料機補水工作，然后利用灑水泵、灑水管等滿足單機日常沖洗用水需求(見圖1)。

1.水槽 2.吸水管 3.緩沖蓄水裝置 4.吸水泵 5.上水管路6.底座圖1 堆料機水槽供水裝置原理圖

其水槽露天布置，長度基本與堆場長度相同，北方冬季氣溫在0℃以下，容易因為結(jié)冰造成水槽和水箱無法使用；另外水槽一般采用玻璃鋼材質(zhì)，造價高成本高，老化問題突出，漏水破損情況較多，進而維護保養(yǎng)投入較大。為此，在堆料機上設(shè)計一套全氣候多功能的灑水系統(tǒng)，實現(xiàn)煤垛除塵、軌道壩基沖洗、回程皮帶清洗等功能。

2 灑水系統(tǒng)實施方案

2.1 堆料機臂架灑水系統(tǒng)

堆場煤垛灑水降低煤塵是實現(xiàn)作業(yè)環(huán)保達標(biāo)的重要措施。然而堆場噴槍不能完全覆蓋煤垛，不能有效灑水除塵。為應(yīng)對煤炭作業(yè)環(huán)保要求，在堆料機上安裝臂架灑水系統(tǒng)、地面安裝水箱上水裝置，利用堆料機的非作業(yè)時間對堆場煤垛進行灑水抑塵，從而實現(xiàn)堆場煤垛良好的抑塵。臂架灑水系統(tǒng)應(yīng)具有獨立操作性能，能與堆料機保持通訊；供水系統(tǒng)、儲水系統(tǒng)、灑水系統(tǒng)具備保溫系統(tǒng)，可滿足冬季臂架灑水使用的要求；供水系統(tǒng)應(yīng)具備遠程控制、自動供水、自動泄水功能；臂架灑水系統(tǒng)噴嘴設(shè)計應(yīng)滿足單一場垛覆蓋要求，且噴嘴設(shè)計應(yīng)滿足場垛覆蓋厚度不低于2 mm。

2.1.1 上水裝置

堆料機上水裝置從地下高壓管路引水，利用DN150鍍鋅管路，配合手動蝶閥和電動閥將高壓水引至水箱上水口處；同時在電動閥上加裝泄水裝置，可實現(xiàn)冬季上部管道中不存水、不結(jié)冰，整個上水裝置中采用電伴熱保溫(見圖2)。在皮帶沿線設(shè)置3～4個此上水裝置，堆料機自動尋找定位最近加水點，通過電動閥控制自動給水箱加水；同時上水裝置還包括必要的土建配套施工、電伴熱保溫、電纜線路、控制裝置等。

1.電動閥 2.手動碟閥 3.地下高壓管路 4.水箱 5.行走臺車圖2 堆料機上水裝置圖

2.1.2 水箱總成

在堆料機東側(cè)設(shè)計安裝一個60 t容量的水箱，并配套加裝鋼結(jié)構(gòu)平臺、供電控制等設(shè)備設(shè)施。通過在堆料機行走裝置的東側(cè)加裝行走臺車和拉桿與堆料機行走裝置連接，靠行走驅(qū)動帶動水箱鋼結(jié)構(gòu)的行走臺車走動。在水箱下方的行走臺車上安裝水箱平臺，便于放下整個水箱(見圖3)。

1.水箱 2.行走臺車 3.拉桿 4.堆料機行走機構(gòu)圖3 堆料機水箱、鋼結(jié)構(gòu)、行走裝置示意圖

2.1.3 臂架灑水系統(tǒng)

在堆料機臂架加裝灑水管路、噴嘴，在水箱上加裝灑水泵，為臂架水嘴供水，設(shè)置相應(yīng)的閥門等部件。由于臂架管路有近50 m，且臂架灑水管路的水是從行走機構(gòu)的水箱經(jīng)過灑水泵經(jīng)回轉(zhuǎn)平臺中心處到臂架尾部和頭部的，為保證足夠的水壓，在臂架頭部前半段水管進行變徑，便于整個臂架的灑水管路水嘴均勻灑水。同時在水箱上考慮泵、管路等的整體電伴熱和保溫裝置。

2.1.4 供電與控制配套

根據(jù)上述內(nèi)容和功能配置所需的自動控制設(shè)備和系統(tǒng)，灑水泵、電伴熱及保溫、控制線路等供配電、控制改造等。

2.1.5 設(shè)備防腐

鋼結(jié)構(gòu)噴砂刷漆，涂裝要求與單機鋼結(jié)構(gòu)要求相同，水箱內(nèi)部涂環(huán)氧富鋅底漆后涂環(huán)氧瀝青防銹面漆。

2.2 堆料機行走軌道壩基沖洗功能

堆料機在作業(yè)過程中因故障重載啟停會在尾車處有灑落煤，同時沿線回程灑落煤、單機作業(yè)過程中的灑落煤會造成行走軌道兩側(cè)壩基污染，需要定期進行人工清掃或沖洗。在冬季，由于低壓水關(guān)閉，現(xiàn)場無法進行沖洗，只能進行清掃，因此現(xiàn)場清潔生產(chǎn)問題會更加嚴峻。

為解決以上問題，設(shè)計堆料機行走軌道壩基沖洗裝置。利用集成泵站水箱和灑水泵，在其下方門架行走兩側(cè)分別增加一路灑水管路(見圖4)，由電磁閥控制，可以實現(xiàn)單機行走的同時對軌道和軌道旁壩基進行沖洗。通過PLC控制現(xiàn)場2個電動閥動作，實現(xiàn)壩基沖洗與臂架灑水精準(zhǔn)控制。在每個噴嘴管路安裝球閥，通過調(diào)節(jié)球閥開口的大小控制水量和管路維修。在安裝過程中每個沖洗支路安裝3個彎頭，通過3個彎頭的調(diào)節(jié)實現(xiàn)現(xiàn)場噴嘴方向和角度調(diào)整。

控制流程為：當(dāng)具備灑水條件時(堆料機不作業(yè)并且水箱有水)，在灑水模式下選擇壩基沖洗模式，經(jīng)過遠程I/O站將壩基沖洗電動閥打開，臂架灑水電動閥關(guān)閉，單機接收到打開信號后，開始灑水，操作員設(shè)置行走距離進行壩基沖洗灑水，直到灑水至低水位或者手動停止。

通過測試，沖洗1個垛位用水約4 t，水箱加滿一次可以完成8個垛位軌道壩基的沖洗，沖洗效果良好。

通過創(chuàng)新制作軌道壩基沖洗裝置，利用臂架補水現(xiàn)有的集成泵站，無需新增灑水系統(tǒng)，解決冬季軌道壩基清掃困難的難題，提升行走軌道、壩基清潔生產(chǎn)水平，改善現(xiàn)場環(huán)境，提升了設(shè)備利用率，節(jié)省了人力、物力。

2.3 堆料機臂架頭部回程洗帶功能

傳統(tǒng)的堆料機在裝卸濕粘物料時，一般在臂架頭部拋料滾筒處設(shè)置兩道清掃器，但是大量濕粘煤粘到皮帶表面，清掃器無法完全將其刮干凈，造成回程皮帶沿線灑料嚴重，影響設(shè)備外觀和清潔生產(chǎn)。

在堆料機灑水系統(tǒng)中設(shè)計臂架頭部回程洗帶裝置，在頭部排渣滾筒下方的二道合金清掃器后面加裝皮帶沖洗噴淋，并在沖洗噴淋后方加裝第三道清掃器和第四道清掃器(見圖5)。沖洗管路由水箱集中供水，管路并做好保溫，通過電磁閥控制實現(xiàn)臂架頭部回程洗帶功能。

頭部噴淋裝置使用免維護的噴淋裝置，不再使用原先的管路加噴頭的設(shè)置。將原先管路上按照一定距離切開弧形開口，能夠保證出口壓力，由于不使用噴頭，免去了因為噴頭堵塞需要清理的維護量。噴頭數(shù)量由3個調(diào)整至9個，噴出方向由順向調(diào)整為逆向，洗帶水噴出的方向與皮帶運行方向夾角為75°(見圖6)，確保全面覆蓋達到最好的沖刷效果。同時由于水箱和管路都已做保溫，可以保證全年任何時候都可以投入使用。

圖6 回程洗帶示意圖

3 結(jié)語

回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機通過增設(shè)臂架灑水、行走軌道壩基沖洗、臂架頭部回程洗帶等多項功能，可以滿足冬季正常灑水需求，形成全氣候多功能灑水系統(tǒng)，有效應(yīng)對現(xiàn)有環(huán)保要求，提升清潔生產(chǎn)水平。