斗轮堆取料机料斗堵料停机策略研究

兰汉聪　陈硕　胡跃

摘要：简单阐述了散货市场使用带式输送机运输物料时在转接点处发生堵料情况的处置策略，分析了国能珠海港务有限公司堆场的现状，对堆取料机料斗堵料的停机策略进行了研究，指出其优缺点，并设计了有效可行的优化方案。

关键词：带式输送机;转接点;堵料;散货

0 引言

斗轮堆取料机，是一种用于大型干散货堆场的现代化堆取机械，通过悬臂带式输送机的正反转实现堆料和取料功能，其由于连续输送、高效堆取等特点在国内外冶金、煤炭、港口、电站、建材和粮食等许多工业领域有着广泛应用。斗轮堆取料机主要承担散料的堆存和挖取作用，堆料启动时，机上带式输送机先运转，地面带式输送机后运转;取料启动时，地面带式输送机先运转，机上带式输送机后运转[1]。即通过斗轮进行取料，通过机上带式输送机、下部料斗输送到下游带式输送机，将物料转运到船舱、高炉料场等处[2];或将其他地方的物料由上游带式输送机输送到上部料斗，机上带式输送机将物料堆存到堆场。上部料斗和下部料斗是实现上游和下游带式输送机与机上带式输送机转接的关键机构，也是整个输送过程中最容易出现堵料撒料的机构，在发生堵料时其紧急停机策略直接影响料斗处的撒料情况。

国能珠海港务有限公司堆场共有8台堆取料机，由华电重工设计制造，于2013年投入使用，堆取料机额定取料能力3 000 t/h，额定堆料能力5 400 t/h，机上带式输送机带速5.4 m/s，地面带式输送机带速4.8 m/s，带宽均为2 m[2]。上部料斗和下部料斗发生堵料时均采用紧急停止机上带式输送机的策略。

1 带式输送机转接点常规停机策略

在带式输送机的运输流程中，需要有众多的转接点来实现不同带式输送机之间的转运，才能把物料输送到指定位置，转接点是整个运输流程中最容易发生堵料溢料的位置。在一个转接点料斗落料不畅发生堵料时，通常会紧急停止上游带式输送机的运行，而保持下游带式输送机继续运行，以迅速切断上游物料来源并排空转接点料斗，防止发生堵料的转接点料斗发生溢料的情况。

2 堆取料机料斗堵料停机策略分析

國能珠海港务有限公司堆场共有8台堆取料机，分布在4条轨道梁上，用于卸船堆料以及装船、装火车的取料。在堆取料机上部和下部料斗发生堵料时，均采用急停机上带式输送机的策略，通过控制机上带式输送机的运行状态来急停输送流程。

在装船、装火车时，堆取料机用于取料，物料按照机上带式输送机、下部料斗、地面带式输送机的顺序输送到目标位置，机上带式输送机在输送流程中对于下部料斗属于上游带式输送机，此时在下部料斗发生堵料而急停机上带式输送机的策略，可以及时切断下部料斗的物料来源，地面带式输送机继续运行可以及时排空料斗，从而防止下部料斗积堵过多而发生溢料情况。

在卸船堆料时，堆取料机用于堆料，物料按照地面带式输送机、上部料斗、悬臂带式输送机的顺序堆存到堆场上，悬臂带式输送机在运输流程中相对于上部料斗而言就是下游带式输送机，此时若上部料斗发生堵料而急停悬臂带式输送机，就会导致上部料斗物料无法排出，加上在堆料时俯仰机构会尽量抬高，悬臂带式输送机处于向上爬升状态，急停后会迅速停止，而地面带式输送机由于距离长，大部分在平地运行，惯性大，急停后需要减速运行较长距离才能完全停止，这样地面带式输送机上的物料就会全部积堵在堆取料机的上部料斗中，导致堆取料机上部料斗大量溢料。

通过对上部料斗进行堵料试验，获取到堵料时悬臂带式输送机和地面带式输送机的停机时间等数据，如表1所示。

表中Q为通过地面带式输送机的计量秤获得的堵料前瞬时平均流量，单位为t/h。堆取料机额定堆料能力为5 400 t/h，试验中未达到额定作业流量，以常用的作业流量获取数据。

T1为悬臂带式输送机在试验中从堵料故障开始到完全停机的时间，T2为地面带式输送机在试验中从堵料故障开始到完全停机的时间，单位为s。通过表1中数据可知，作业流量为0时，T1时间最长，而T2时间最短，主要原因为堆料时堆取料机臂架俯仰到最高状态，悬臂带式输送机处于爬坡状态，空载时没有物料向下的阻力，所以其减速距离更远，即停机时间更长;而地面带式输送机因为是水平运行，空载时惯性小，减速距离短，所以相对于有负载时停机时间更短。

V1为悬臂带式输送机的带速，V2为地面带式输送机的带速，为固定值。

S1为悬臂带式输送机从发生堵料故障到完全停机的惯性距离，S2为地面带式输送机从发生堵料故障到完全停机的惯性距离，根据牛顿运动定律公式S=（V-V′）×T[3]获得。

M1为悬臂带式输送机从发生堵料故障到完全停机时输送的物料重量;M2为地面带式输送机从发生堵料故障到完全停机时输送的物料重量，通过公式M=×S获得;M3为积堵到料斗中的物料重量，即地面带式输送机停机过程中输送进入上部料斗的物料减去悬臂带式输送机排出的物料，通过公式M3=M2-M1获得。

通过实验数据分析可知，在不同的堆料作业流量下，上部料斗在堵料时采用急停悬臂带式输送机的策略来停止作业流程，会导致上部料斗发生数十吨的溢料。

3 上部料斗堵料停机策略优化变更的必要性

国能珠海港务有限公司的堆取料机已投产使用8年，无论堆料还是取料，一直以急停悬臂带式输送机的策略来应对料斗堵料故障，堆料时急停造成上部料斗周围大量溢料的情况已经司空见惯，给生产现场造成了大量的隐患及不必要的损失。

3.1    对生产现场环境造成严重污染

上部料斗发生堵料溢料时，溢出物料大部分会掉落到回转平台、地面，物料高处撒落时会产生大量扬尘，对空气造成严重的粉尘污染，增加从业人员罹患职业病的风险。落到设备、地面上也会对设备的安全运行环境造成严重污染，影响设备安全运行。

3.2    产生大量的清洁清理费用

堆取料机回转平台上有悬臂带式输送机驱动装置、俯仰机构驱动装置、回转机构驱动装置、料斗维修平台等，结构复杂，大量物料撒落在此处清理难度十分大，需要耗费大量的人力、物力进行清理。

3.3    增加设备安全隐患，影响设备安全运行

上部料斗周边机构复杂，有大量的电缆、传感器、电动机等设备，大量物料撒落可能导致各种设备被物料侵入损坏，清理时也可能导致电缆、传感器等外壳损坏，甚至发生人身触电事故。

3.4    增加设备停机时长，降低生产作业效率

上部料斗发生堵料溢料时，由于流量大小不同可造成数十吨不等的物料撒落，加上上部料斗周边机构复杂，有大量的驱动设备，不易清理，需要数小时甚至一天的时间进行清理检查，其间设备无法投入生产，直接影响了生产作业的有序进行。

4 堆取料机上部料斗堵料停机策略优化方案

为达到料斗发生堵料时快速切断物料来源，及时排空料斗的目的，需要对当前堆取料机上部料斗堵料时的停机策略进行变更。把原来上部料斗堵料时急停悬臂带式输送机，通过控制悬臂带式输送机的运行状态来急停输送流程的策略改为上部料斗堵料时急停地面带式输送机，保持悬臂带式输送機继续运行以排空料斗的策略。

堆取料机机上带式输送机与地面带式输送机分别属于两个不同的控制系统——堆取料机控制系统和中央控制系统。两个控制系统间在设计制造时只设计了少数几个必要的通信，未单独给上部料斗堵料信号设置通信点，无法直接通过堵料信号急停地面带式输送机。堆取料机控制系统与中央控制系统的通信点中，只有悬臂带式输送机的运行状态为“未运行”和“堆取料机故障”两个信号可以触发地面带式输送机急停。所以策略变更方案只能采用“堆取料机故障”信号进行优化，通过堆取料机的作业模式、悬臂带式输送机的运行方向、操作模式、上部料斗堵料开关信号的串联组合，精确定位上部料斗堵料信号触发时堆取料机正在进行的作业状态，再并入堆取料机控制系统发送给中央控制系统的“堆取料机故障”信号中，通过“堆取料机故障”信号来触发地面带式输送机急停。同时，删除悬臂带式输送机堆料运行中上部料斗堵料信号的联锁，在堵料信号触发时保持悬臂带式输送机继续运行，从而达到上部料斗发生堵料时，能快速急停地面带式输送机，切断上游物料来源，同时保持悬臂带式输送机继续运行，进而排空料斗的目的，防止上游带式输送机停机过程中由于惯性带入料斗的大量物料无法排出而大量外溢。

5 结语

堆取料机已投产使用8年，很多小问题可能大家已经习惯了它的存在，变成了潜意识中的正常状态，从而忽略了去改善优化的想法。这是很危险的，很多看似正常的小问题其实隐藏着巨大的风险隐患，看似正常的状态也有很大的改进空间。作为设备运维人员，需要把小问题放大化，才能更容易发现设备存在的隐患，保障设备安全运行。

[参考文献]

[1] 斗轮堆取料机技术条件：DL/T 183—2016[S].

[2] 李利慧，周宽，兰汉聪.单点浮动支撑式驱动在臂架皮带机中的应用[J].设备管理与维修，2020（24）：83-84.

[3] 艾萨克·牛顿.自然哲学的数学原理[M].曾琼瑶，王莹，王美霞，译.重庆：重庆出版社，2008.

收稿日期：2021-08-12

作者简介：兰汉聪（1989—），男，广东韶关人，工程师，研究方向：机械电子。