散货堆场回转式悬臂皮带堆料机综合洒水系统优化

王 超

国能黄骅港务有限责任公司

1 引言

回转式悬臂皮带堆料机的主要功能是将翻车机卸下的货物堆存到堆场上，主要由行走机构、立柱(门架)、变幅机构(俯仰机构)、上部回转机构、臂架机构、司机室和门座等构成[1]，通过单机行走、臂架俯仰、臂架回转这些动作相互配合来实现货物堆料。回转式悬臂皮带堆料机与翻车机、取料机、皮带机、装船机组成港口卸、取、装运输机械化系统[2]。

堆料机传统的供水模式为水槽供水[3]，水槽沿单机轨道布置，借助吸水泵、吸水管完成堆料机补水工作，然后利用洒水泵、洒水管等满足单机日常冲洗用水需求(见图1)。

1.水槽 2.吸水管 3.缓冲蓄水装置 4.吸水泵 5.上水管路6.底座图1 堆料机水槽供水装置原理图

其水槽露天布置，长度基本与堆场长度相同，北方冬季气温在0℃以下，容易因为结冰造成水槽和水箱无法使用；另外水槽一般采用玻璃钢材质，造价高成本高，老化问题突出，漏水破损情况较多，进而维护保养投入较大。为此，在堆料机上设计一套全气候多功能的洒水系统，实现煤垛除尘、轨道坝基冲洗、回程皮带清洗等功能。

2 洒水系统实施方案

2.1 堆料机臂架洒水系统

堆场煤垛洒水降低煤尘是实现作业环保达标的重要措施。然而堆场喷枪不能完全覆盖煤垛，不能有效洒水除尘。为应对煤炭作业环保要求，在堆料机上安装臂架洒水系统、地面安装水箱上水装置，利用堆料机的非作业时间对堆场煤垛进行洒水抑尘，从而实现堆场煤垛良好的抑尘。臂架洒水系统应具有独立操作性能，能与堆料机保持通讯；供水系统、储水系统、洒水系统具备保温系统，可满足冬季臂架洒水使用的要求；供水系统应具备远程控制、自动供水、自动泄水功能；臂架洒水系统喷嘴设计应满足单一场垛覆盖要求，且喷嘴设计应满足场垛覆盖厚度不低于2 mm。

2.1.1 上水装置

堆料机上水装置从地下高压管路引水，利用DN150镀锌管路，配合手动蝶阀和电动阀将高压水引至水箱上水口处；同时在电动阀上加装泄水装置，可实现冬季上部管道中不存水、不结冰，整个上水装置中采用电伴热保温(见图2)。在皮带沿线设置3～4个此上水装置，堆料机自动寻找定位最近加水点，通过电动阀控制自动给水箱加水；同时上水装置还包括必要的土建配套施工、电伴热保温、电缆线路、控制装置等。

1.电动阀 2.手动碟阀 3.地下高压管路 4.水箱 5.行走台车图2 堆料机上水装置图

2.1.2 水箱总成

在堆料机东侧设计安装一个60 t容量的水箱，并配套加装钢结构平台、供电控制等设备设施。通过在堆料机行走装置的东侧加装行走台车和拉杆与堆料机行走装置连接，靠行走驱动带动水箱钢结构的行走台车走动。在水箱下方的行走台车上安装水箱平台，便于放下整个水箱(见图3)。

1.水箱 2.行走台车 3.拉杆 4.堆料机行走机构图3 堆料机水箱、钢结构、行走装置示意图

2.1.3 臂架洒水系统

在堆料机臂架加装洒水管路、喷嘴，在水箱上加装洒水泵，为臂架水嘴供水，设置相应的阀门等部件。由于臂架管路有近50 m，且臂架洒水管路的水是从行走机构的水箱经过洒水泵经回转平台中心处到臂架尾部和头部的，为保证足够的水压，在臂架头部前半段水管进行变径，便于整个臂架的洒水管路水嘴均匀洒水。同时在水箱上考虑泵、管路等的整体电伴热和保温装置。

2.1.4 供电与控制配套

根据上述内容和功能配置所需的自动控制设备和系统，洒水泵、电伴热及保温、控制线路等供配电、控制改造等。

2.1.5 设备防腐

钢结构喷砂刷漆，涂装要求与单机钢结构要求相同，水箱内部涂环氧富锌底漆后涂环氧沥青防锈面漆。

2.2 堆料机行走轨道坝基冲洗功能

堆料机在作业过程中因故障重载启停会在尾车处有洒落煤，同时沿线回程洒落煤、单机作业过程中的洒落煤会造成行走轨道两侧坝基污染，需要定期进行人工清扫或冲洗。在冬季，由于低压水关闭，现场无法进行冲洗，只能进行清扫，因此现场清洁生产问题会更加严峻。

为解决以上问题，设计堆料机行走轨道坝基冲洗装置。利用集成泵站水箱和洒水泵，在其下方门架行走两侧分别增加一路洒水管路(见图4)，由电磁阀控制，可以实现单机行走的同时对轨道和轨道旁坝基进行冲洗。通过PLC控制现场2个电动阀动作，实现坝基冲洗与臂架洒水精准控制。在每个喷嘴管路安装球阀，通过调节球阀开口的大小控制水量和管路维修。在安装过程中每个冲洗支路安装3个弯头，通过3个弯头的调节实现现场喷嘴方向和角度调整。

控制流程为：当具备洒水条件时(堆料机不作业并且水箱有水)，在洒水模式下选择坝基冲洗模式，经过远程I/O站将坝基冲洗电动阀打开，臂架洒水电动阀关闭，单机接收到打开信号后，开始洒水，操作员设置行走距离进行坝基冲洗洒水，直到洒水至低水位或者手动停止。

通过测试，冲洗1个垛位用水约4 t，水箱加满一次可以完成8个垛位轨道坝基的冲洗，冲洗效果良好。

通过创新制作轨道坝基冲洗装置，利用臂架补水现有的集成泵站，无需新增洒水系统，解决冬季轨道坝基清扫困难的难题，提升行走轨道、坝基清洁生产水平，改善现场环境，提升了设备利用率，节省了人力、物力。

2.3 堆料机臂架头部回程洗带功能

传统的堆料机在装卸湿粘物料时，一般在臂架头部抛料滚筒处设置两道清扫器，但是大量湿粘煤粘到皮带表面，清扫器无法完全将其刮干净，造成回程皮带沿线洒料严重，影响设备外观和清洁生产。

在堆料机洒水系统中设计臂架头部回程洗带装置，在头部排渣滚筒下方的二道合金清扫器后面加装皮带冲洗喷淋，并在冲洗喷淋后方加装第三道清扫器和第四道清扫器(见图5)。冲洗管路由水箱集中供水，管路并做好保温，通过电磁阀控制实现臂架头部回程洗带功能。

头部喷淋装置使用免维护的喷淋装置，不再使用原先的管路加喷头的设置。将原先管路上按照一定距离切开弧形开口，能够保证出口压力，由于不使用喷头，免去了因为喷头堵塞需要清理的维护量。喷头数量由3个调整至9个，喷出方向由顺向调整为逆向，洗带水喷出的方向与皮带运行方向夹角为75°(见图6)，确保全面覆盖达到最好的冲刷效果。同时由于水箱和管路都已做保温，可以保证全年任何时候都可以投入使用。

图6 回程洗带示意图

3 结语

回转式悬臂皮带堆料机通过增设臂架洒水、行走轨道坝基冲洗、臂架头部回程洗带等多项功能，可以满足冬季正常洒水需求，形成全气候多功能洒水系统，有效应对现有环保要求，提升清洁生产水平。