礦用運輸設備自動清洗裝置研究

石 磊

（甘肅筑鼎建設有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

儲運部作業區承擔著酒鋼集團公司生產運輸的重要任務，由于工程運輸設備經常出入于露天料場、冶金渣場和施工現場輸送各類礦粉和建材，作業條件十分惡劣，運輸設備上不可避免沾染大量的泥土、各類礦粉，嚴重影響環保要求和設備形象外觀。若采用傳統人工清洗的方法無法對底盤、車廂和無法觸及的地方進行徹底清洗，而且傳統人工清洗費時費力，污水不能循環利用。

針對傳統人工清洗不能達到全方位清洗的難題，我公司與儲運部門積極溝通交流，設計研發了一種全方位自動清洗裝置，能夠自動化快速清洗礦用運輸設備。

1 主要措施

1.1 目標要求

儲運部運輸設備眾多，調度、收發頻繁，需要將清洗裝置設置在一處既不干擾正常運輸設備的調用，又能快速清洗停靠在停靠在指定位置的礦用運輸設備，充分利用現有場地合理布置清洗的位置，選擇合理的清洗形式，確保運輸設備通過沖洗后能正常停靠，無需長時間等待。自動清洗裝置要能夠全方位清洗設備，沖洗后的污水通過排水溝快速排回到污水沉淀池循環利用。自動清洗裝置要實現自動控制，一鍵啟停開始清洗車和停止清洗，操作人員根據設備的臟污程度來決定清洗時長。

1.2 工作流程

該清洗裝置主要包括電氣自動控制系統、沖洗管路和噴頭、水泵組和污水沉淀池(蓄水池)等。根據清洗要求，清洗完畢后的污水經過沉淀池后流到清水池中，清水池內設置自動控制的潛水泵。經過濾經沉淀后的水，由潛水泵進行加壓后通過沖洗管道，最后由噴頭出水對礦用運輸設備進行沖洗。沖洗后的污水經過帶坡度的排水溝自流入一次沉淀池，實現污水的循環利用。補充水主要靠運輸作業區的生活水進行適時補水。

1.3 裝置設計及試驗

（1）水泵組選型。礦用運輸設備通行無固定時間段，清洗間隔時間不能確定。因此，水泵必須能夠頻繁啟動，而且設備到達固定清洗位時，水泵能迅速出水進行沖洗。自動清洗裝置正常運行時由運輸設備操作員將設備安全停靠在待清洗位置，人工操作按鈕，一鍵啟停開始清洗和停止清洗。沖洗水為沉淀的污水，懸浮顆粒物較多。因此，選用潛水排污泵最合適，根據對單臺設備沖洗水的估算，選定4臺100WQ100-35-18.5型潛水排污泵能夠滿足沖洗的流量和壓力要求。潛水排污泵主要技術參數中最大流量為100m3/h，揚程35m。沉淀池長11m、寬4m、深2.5m，清水池長11m、寬3m、深2.5m，能滿足水泵組的持續工作。

（2）噴頭選型。噴頭在自動清洗裝置中至關重要。如果噴頭發生堵塞或霧化效果達不到設計要求，就會影響沖洗效果。根據清洗特點，要選用具有大流量、能夠提供均勻、強沖擊力的噴頭。在清洗裝置的兩側和頂部選用了標準的萬向直射可調噴頭（出水孔孔徑為1mm×5mm）。裝置的底部為礦用運輸設備的通行位置，選用的噴頭不能對輪胎產生損傷。目前市場上的標準噴頭多為尖嘴型的，這種噴頭會刺傷輪胎，嚴重降低輪胎使用壽命，而標準扁平型噴頭又為高壓霧化噴頭，無充實水柱，達不到清洗要求。為此專門設計了一款簡易、實用性強、易安裝的直射噴頭，直射噴頭用M6×16螺栓（GB/T5783-2000）中心鉆 1.5mm的通孔制作，螺栓材料Zn·D-8.8級。直射噴頭配合墊圈旋擰在洗車裝置底部的方鋼管上，基本不會對輪胎產生影響。直射噴頭水柱充實，對底盤上的頑固污漬有很好的沖洗效果。直射噴頭如下圖所示。

圖1 自動清洗設備的直射噴頭示意圖

（3）噴嘴布置方式。清洗裝置長約10m、寬4.3m、高4.36m滿足運輸設備通行要求，噴頭需交叉布置，形成均勻水幕，避免形成清洗死角。噴頭的布置形式分為底部、兩側和頂部。底部噴嘴16列，每列16個，每列噴頭交叉布置，共計256個。兩側噴嘴32列，每列15個，每列噴頭交叉布置，共計480個。頂部噴嘴14列，每列18個，每列噴頭交叉布置，共計252個。潛水排污泵的最大流量為100m3/h，揚程35m，配合噴頭的噴水流速度約為5m/s，有足夠的沖擊力去除頑固結塊污漬。噴頭背面用鍍鋅鐵皮封閉避免水流飛濺污染周邊場地。

（4）系統控制。限高桿附近設置一套紅外感應裝置，當有設備進入時清洗裝置處于準備狀態，駕駛員安全停車后，按動洗車按鈕自行進行噴洗，清洗時長約90s即可完成清洗工作。水泵池內設置液位計，當清洗過程中消耗蓄水池水量達到低液位時候，由液位計控制補水閥發開，自動進行補水，水池液位達到設置的高液位后，液位計發出命令關閉補水閥。本清洗裝置可完全滿足全自動清洗及自動補水功能，且控制操作簡單。

（5）排水溝。在清洗裝置的底部每隔700mm設置一個300mm寬的排水溝，坡度2%，滿足4臺100WQ100-35-18.5型潛水排污泵同時工作的出水要求，同時避免排水溝底部沉積泥沙。清洗裝置底部的排水溝上覆蓋鋼篦子保證運輸設備的正常通行。

（6）大樣圖。

圖2 清洗裝置立面圖

2 實施情況

本套全方位自動清洗裝置已于2019年6月安裝調試壓完畢，運行情況良好，能夠徹底清洗工程設備，同時極大的改善了作業區內的廠容廠貌，避免了工程運輸設備的揚塵污染，清洗污水循環利用最大限度實現零污染，為作業區創造了良好的社會效益。此套清洗設備可進行自主操作，一鍵啟停開始清洗和停止清洗，沒有增加額外的崗位人員，十分方便快捷。清洗裝置出水迅速，噴頭噴霧充實、污水的循環利用高效，徹底解決了傳統人工清洗方法不徹底的問題，根本上降低了人工勞動強度，極大地提高了水資源循環利用。

圖3 自動清洗裝置立面圖

3 經濟效益及推廣價值

本套全方位自動清洗裝置投入運行良好，實現了礦用運輸設備的自動清洗且清洗后污水循環利用，解決了設備出入作業區時夾帶泥土、礦粉等造成廠區污染問題，有效控制了運輸設備形象外觀，降低了人工勞動強度，符合國家環保和節能的要求，具有良好的社會效益。全方位自動清洗裝置可以推廣至施工現場和露天料場等需要對礦山運輸設備進行徹底清洗的單位和場地。同時還可以根據不同需求改造為多功能清洗裝置。

4 結語

礦用運輸設備的自動清洗裝置增設一鍵啟停功能，方便進行自主操作，使自動清洗設備充分發揮其功能，解決了傳統人工清洗不徹底問題。