港口斗轮堆取料机系统化技术改造研究

◇广州港新沙港务有限公司 王平

本文将围绕斗轮堆取料机的基本内容进行分析讨论，阐述港口斗轮堆取料机在系统设计方面存在的不足之处，并提出一系列实现港口斗轮堆取料机系统化技术改造的有效对策，以此确保该设备的堆存能力、装机容量得到大幅度优化，从而更好的完成配合作业，降低成本开销。

斗轮堆取料机是一种完成堆料与取料的装卸设备，主要包括胶带输送臂、机架、运行结构等组成部分，并借助输送机完成货物堆料，并由输送臂与皮带完成货物取料，具有规律性强、自动化程度高等特点。为了确保后续提出的系统化技术改造方案更加合理，也为了保证设计当中存在的问题被有效发现，首先要对斗轮堆取料机的基本内容进行深入了解。

1 斗轮堆取料机的基本内容探究

（1）臂架型。臂架型斗轮堆取料机的堆料作业主要借助输送机实现，并将散料装载至料场，利用臂架、俯仰确保料堆保持整齐，而取料则是利用斗轮与臂架回转，最终经过下层漏斗将物料取尽。其结构组成包括回转机构，由驱动装置与支承组成，能驱动臂架的回转，并确保其在任意位置都能进行装填工作，同时回转速度需控制在0.2r/min左右，且依照一定规律完成自动调节；输送机，用以提供物料的运输，可以实现正反双向运行；尾车，是指连接取料机与输送机的机构，在作业过程中，需要输送带预先绕过尾车上的滚筒，以此便于后续物料的装填；斗轮机构，负责取料工作，通常采用无格式结构，该结构的特点在于无斗底，能够使物料在挡板上滑移，并在自重作用下流入输送机。该结构形式的作业效率极高，斗轮转速较大，即使粘性较高的物料也能被卸载。

（2）桥架型。桥架型斗轮堆取料机可细分为门式堆取料机，主要由金属构架与可升降桥架组成，其横梁上有两条可移动输送机，并配有运行尾车，能够借助滚道、支撑轮完成物料的装载与抛卸；桥式取料机，该设备与门式堆取料机的差异点主要体现在门架尺寸较小，桥架无法实现升降，且未安装输送机与微车，但在斗轮前设有小车料靶，能够使散料自动下滑，便于斗轮取料。

2 港口斗轮堆取料机系统化设计存在的不足

港口斗轮堆取料机系统化设计中存在的问题可主要分为以下几点。

（1）斗轮堆取料机通常会采用继电装置来完成电气系统的控制，但此类设备结构相对复杂、元件数量较多，容易引发电路故障，并产生高额的维修费用。

（2）供电系统的布局不够科学，其采用的为分级供电的运行模式，难以避免的会形成线号混乱，所使用的过渡接头类型繁多，甚至部分接线端会暴露在外，一旦遭遇恶劣天气，将会导致线路短路，影响生产过程的有序开展。

（3）堆料机所使用的供电结构主要以单股铜滑为主，但该设备属于非标准电器，本身的性能有待提升，经常出现弹簧弹性不足，使接触力偏低，频发产生电火花，降低装置的应用寿命，甚至引发漏电事故。

（4）电动机型号过于老旧，所消耗的能源相对较高，并且老式发动机的冲击能力较强，容易造成减速机的破损，不利于维护工作的正常开展。

（5）斗轮堆取料机是以交直流供电系统来实现变速运行，但这种方式的经济性较差，并且在开启阶段缺少隔离装置，容易混入水气与煤粉，影响设备的正常使用，甚至产生整流子烧损。同时，该装置的备件数量较少、回转体较重，会在回转过程中使输送臂出现大幅度抖动，难以保持稳定的运行模式，最终造成机体变形。

（6）由于堆料机在完成回转时难以避免的会受外界因素影响，诸如环境因素、人为因素等，使最大回转角度通常只能维持在±100°左右，导致设备的利用率与堆存能力无法实现最大化，最多可造成25%的货场成为作业盲区，不符合高效作业的施工原则。

（7）输送机驼峰设计有待提升，以往驼峰主要以托辊支架来确保货物的有序输送，但该装置会造成输送机难以得到有效清理，并且结构承受应力较大，容易出现输送带撕裂状况[1]。

（8）港口斗轮堆取料机的传动轴质量不佳，经常出现破损、磨损等不良状况，同时系统本身的过载保护安全性较差，难以将设备的运行负荷控制在标准值以下，致使设备反复出现机损问题，在影响装载工作正常进行的同时，也会产生高额的维修费用。为了解决以上问题，需要相关设计人员保持完善的知识理论、高水平的专业能力，合理设计系统结构与运行参数。

3 港口斗轮堆取料机系统化技术改造的有效路径

本文将以DQL2000/3000型港口斗轮堆取料机设备的系统化技术改造作为研究对象，确保存在的相关问题得到有效解决，实现设备性能与经济性的优化，防止能源的过度消耗，提高作业效率。

3.1 改造方法

（1）控制系统。在控制系统方面需要使用先进的可编辑逻辑控制程序系统替换以往过于老旧的控制系统，选用当前应用效率较高的日本欧姆龙KV-5000/3000型PLC，该控制系统同不仅能大幅度简化过于繁杂的控制线路，还能降低接线端子，以此实现控制系统可靠性的进一步增强，防止安全故障的产生。

（2）电气系统。电气系统的优化主要体现在分层安装，需要在以往的电气系统放置多个电气柜，并进一步合并成可编辑逻辑控制柜、电源柜、变频柜等，确保系统能够实现集中控制，保证电气系统干净、整洁，避免受水气、污染物的影响，造成运行效率低下，同时也能便于后期故障排查工作的开展，提高维护、检修效率。

（3）供电系统。在供电系统方面，可采用最新的DMHP-4-16/80A安全滑导线，由于以往港口斗轮堆取料机的工作强度较高，作业长度需保持在200m左右，经常会在高负荷的环境下出现电压供给不足，影响设备性能的有效发挥。而使用DMHP-4-16/80A安全滑导线可有效解决此类问题，能够借助双端供电的方式，更好的完成电压补偿，确保供电系统具有加高的安全性与可靠性，并且该类型的滑导线可以保持高质量的触头接触，使其应用寿命得以大幅度延长，同时也能防止漏电状况的发生。

（4）变频器。为了消除以往变频装置能耗过大，经济性不佳的问题，可选用6SE6400-0BP00-0AA0型号的德国西门子变频器，利用预先完成设定值设置、稳定性优良、可靠性较高、能够实现无级调速等特点，确保回转工作的有效开展，避免回转机构出现大幅度晃动，造成输送机机体变形，并引发一系列安全事故。同时要保证变频装置能够有效带动15kW交直流电动机的正常运行，降低对支承的冲击力，以此达到提高回转机构使用寿命的目的[2]。

（5）电动机。以往的港口斗轮堆取料机通常需要配置多个台车，并安装8台电动机，要求电动机之间能够通过减速机与联轴器形成完整的行走系统，确保装机容量高于58kW。而在系统化改造过程中需要将原港口斗轮堆取料机以4个行走台车，每台搭配2台电动机的结构组成改为，一台变频器且每台行走台车配备1台电动机的构成模式，形成单输入的减速机构，保证整体装机容量控制在23kW以下，这样不仅可以实现行走机构的简化处理，还能保证设备的平稳行走。

（6）回转角度。在回转角度方面，则需适当进行扩大处理，由于回转角度的设定合理程度能够直接界定货物的利用效率，因此需及时完成设备作业方式的优化与升级，将尾车进行脱除处理，并改变主缆的走向，以此提升货场的堆存能力。

（7）输送机。在输送机方面则要进行驼峰改造，首先要将托辊调整为单托辊结构，用以避免以往作业时容易产生被煤炭卡死，引发输送带损坏的现象，其次要将支架底板改为开放式结构，同时要在尾部完成接料板的焊接，这样在保证设备密封性的基础上，同样能够完成落煤的直接滑落，以此消除清理难题，防止落煤混入到回转机构当中。最后要将托辊角度调整为30度，避免驼峰在受力过高的情况下，破坏输送带。

（8）限位装置。以往的港口斗轮堆取料机采用的是限位开关，其稳定性相对较差，容易产生失灵现象，同样会受人为因素影响，发生误动操作，不利于生产工作的有序开展。因此需要使用精确度较高的光电限位开关，利用红外线效应确保限位装置的高灵敏度，保证生产工作安全进行。

（9）驱动方式。传统港口斗轮堆取料机是以机械传动作为主要驱动形式，但该方式下电动机与耦合器的连接程度较高，无法实现便捷拆卸，并且传动轴出现磨损的几率较高，而减速机也容易因供油量不足，造成齿轮难以有效运用。因此需要将驱动方式调整为液压驱动，并替换先进的液压元件，确保改造后的液压系统能够具有降低能源使用率、减少故障生产、易于判断等优势，进一步优化过载保护能力[3]。

3.2 改造结果

经过改造后的港口斗轮堆取料机实际性能变化结果如下：单个港口斗轮堆取料机的装卸效率得以大幅度提升，是以往作业效率的1.2倍左右，同时产生的故障几率也大大降低，变化幅度超过50%；在应用可编辑逻辑控制器以及变频器后，每台电机的装机容量得以下降，电力能源的耗损比例进一步减少，经实际调查可知，当前每台港口斗轮堆取料机完成千吨物料装卸所需要的电能与以往相比，节省幅度超过10%；改造后的港口斗轮堆取料机在结构组成上实现了进一步简化，在强化装置可靠性的同时，也缩短了维护所需的时间；维修金额得以减少，当前每台港口斗轮堆取料机可节约的维修金额大约在10万元/a；所需推土机的数量得以降低，能够借助装载机进行作业配合，同样可节省大约成本开支；使回转机构的使用寿命得以延长，以往完成回转支承更换大约需花费20～30万元，在降低回转机构结构耗损后，能够使相关经费更多的用在维护与保养方面，确保作业质量与作业效率进一步提高。

4 结束语

综上，通过对斗轮堆取料机的基本内容进行分析讨论，阐述港口斗轮堆取料机系统化设计存在的不足之处、并提出控制系统、电气系统、供电系统、变频器、电动机、回转角度、输送机、限位装置、驱动方式等方面的改造方法，以此实现港口斗轮堆取料机性能的大幅度提升，在降低能源消耗的同时，也减少故障产生的可能性，延长设备的使用寿命，从而更好地完成相关作业。