原料场翻车机系统设计探讨

夏光勇

（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 401122）

原料受卸有火车、汽车、船舶三种受卸方式，其中采用翻车机卸料是大中型钢铁企业受卸大宗原料的普遍方式。

翻车机是一种大型高效的机械化卸车设备。它将一节或几节火车车皮翻转约160℃～175℃左右，将散状料卸入料仓，然后经胶带输送机送入料场堆存。翻车机及其辅助设备就构成了原料场的翻车机系统部分。它可将一整列火车的原料卸掉后，空车送出。一般地，运行过成可分为三个不同的工作阶段，大部分设备露天作业，工作环境恶劣，设备较为分散，同时设备间的联锁和协调关系密切。

国内装备的翻车机多为武汉电力设备厂和大连重工·起重集团有限公司制造，大体可分为转子式（如：ZFJ型、C型等）、侧倾式（如CF型等）两大类型。最近几年，部分大型港口和钢厂安装有双翻或多翻的翻车机，整个系统自动化水平较高。

本文主要以国内钢厂较为普遍采用的CFH-II型和C型翻车机作个比较分析，以某钢厂原料场翻车机系统的设计为例，对原料场翻车机系统设计方案进行了探讨。

1 翻车机系统的组成和卸车线路配置

1.1 翻车机系统的组成

翻车机系统是以翻车机为主体，包括重车调车设备（如重车调车机，摘钩平台、夹轮器、安全止挡器等），空车调车设备（如空车调车机、单向止挡器等），此外根据工艺布置需要设有牵车台等组成的一个集中控制的流水卸车线。

卸车线按其工艺布置形式可分为贯通式和折返式两种。贯通式又称为纵列作业线，其重车线和空车线在翻车机室前后，呈贯通式布置。由于贯通式作业线占用宽度较少，设备品种数量也较少，在工厂中有条件时，一般都采用此种方式（如昆钢）。折返式是重车线和空车线并排布置在翻车机室两侧。占地宽度较大，作业设备较多，但作业线路长度较短，配置灵活。

下面以某钢厂原料场的翻车机系统为例进行说明。该翻车机系统是C型翻车机，重车调车机，空车调车机，牵车台等主要设备构成，由于某钢厂地处山区，场地线路较短，采用了折返式的布置线路，见下图。

图1 钢厂原料场翻车机布置线路图

一列火车通过火车机头推送入轨道电路区间段停稳后，重车调车机落下大臂并开钩接挂第一节重车，大臂钩头与重车钩头可靠连接后，重车调车机牵引整列重车行至人工摘钩处停止，由人工摘开重车之间连接的钩头，重车调车机随之牵引单节重车至翻车机平台就位后停止，大臂钩头开钩，使重车与重车调车机分离脱开，同时在此过程中，若翻车机平台上停放有已翻过的空车，则由重车调车机将其推入牵车台，抬起大臂返回牵引下一节重车，同时在重车驶出翻车平台区时，翻车机即可翻卸重车。在这同时，空车在牵车台上停稳后，牵车台定位销拔出，并牵向空车线，在靠近空车线时，减速缓慢对准空车线，空车调车机工作，牵引空车到空车线。随后牵车台返回重车线，等待下一辆空车，依次循环。翻卸一个周期约需2.4min～3min。

1.2 翻车机车型的确定

国内钢厂较为普遍采用CFH-II型和C型翻车两种车型。从目前使用情况来看，C型转子式和CFH-II型侧倾式翻车机均能满足钢厂原料场翻卸能力；C型转子式较CFH-II型侧倾式翻车机保护车辆较好，翻卸车辆较干净，但是生产过程中C型设备维护工作量大，维护费用较高。见表1。

从上表可以看出，CFH-II型翻车机工作机构多为机械式，而C型翻车机工作机构多为液压系统，在前些年，由于液压系统不合理，造成C型翻车机故障较多。在某钢厂原料场设计中考虑到近年来，制造厂对翻车机液压系统进行了修改，得到提高，因此选用C翻车机系统，能够确保系统的稳定运行。

表1 C型转子式和CFH-II型侧倾式翻车机比较

2 翻车机台数的确定

2.1 翻车机作业线的生产能力

翻车机作业线的卸车能力Qf0=3600m/T。

某钢厂原料场火车系统年受料量为412.09万t/a，根据经验初步确定采用单翻形式，即取m=1；又根据制造厂提供的翻车机系统效率图得翻车机作业线卸车周期约为178s。则翻车机作业线的卸车能力为Qf0=20.225，取Qf0=20辆/h。

一般地，铁路车辆平均载重量G=54t/h，翻车机作业线的卸料能力Qf=Qf0×54=1080t/h。

另外考虑到影响翻车机作业线卸料能力的因素较多，除系统本身的卸车速度外，主要还有到达批次和时间，车列长度，站场调度组织等。根据手册[1]影响系数Φf=0.5～0.8，外界因素大时取小值，影响小时取大值。根据某钢厂所处位置条件选取Φf=0.65，则综合卸料能力Qzf=0.65×1080=702t/h。

2.2 卸堆系统的生产能力

某钢厂原料场火车受料系统每天的受料量约为11290t/d，根据堆卸系统设备运转时间最少的是翻车机15h，来料不平衡系数K1=1.3，操作系数取K2=1.0，则卸堆系统生产能力Qx=1.0×1.3×11290/15=978.5（t/h）。

2.3 翻车机台数

根据原料准备设计手册[1]11-4确定翻车机台数为：

n=978.5/（702×0.9）＝1.55

根据以上计算结果，正常情况翻车机需选2台，但是考虑某钢厂原料场场地狭小，若翻车机占地面积过大，将减少原料场的贮存量，经综合考虑某钢厂原料场翻车机系统采用单线系统，同时增设火车受料槽，并配螺旋卸车机两台辅助作业。

3 国内翻车机系统与国外存在的差距

由于技术和经济方面的多种原因，目前国内装备的翻车机系统与国外存在的最大差距是自动化程度不高。理想的全自动化作业应该是整套系统只需一个人远方监控，在中控室实现翻卸整列重车的全过程，不间断的生产作业，而实际生产中有各种因素制约翻车机系统的全自动化作业。

在某钢厂原料场设计中整个作业线上主要有三处需要人工帮助才能完成整个卸车作业。第一个是该翻车机系统未配置液压摘钩平台，须人工依次摘开重车之间的连接钩头，现场实际生产中当工人摘开钩后，通过打手势或敲打车皮的方式通知中控室进行下一步的操作。第二个是翻车机系统需由人工依靠电视监控画面操作重车调车机，行走到距待接车辆一定距离时，依靠经验来判定重车调车机停止位置，并依靠惯性与重车钩头可靠无碰撞的连接。第三个是翻车机在翻卸过程中会形成车皮的钩头不同程度的歪斜，从而是空车进入空车线后，钩头连接不上，影响调车，固需配置一人在作业过程中人工推正。

4 结语

随着技术的不断发展，翻车机系统工艺和设备也会不断的改进，提高工作效率，改善劳动条件。翻车机系统工艺和设备的选择牵涉到场地、技术、经济、环保等多方面的因素，加之各厂具体情况有所不同，选定是力求合理、实用。