原料場翻車機系統設計探討

夏光勇

（中冶賽迪工程技術股份有限公司，重慶 401122）

原料受卸有火車、汽車、船舶三種受卸方式，其中采用翻車機卸料是大中型鋼鐵企業受卸大宗原料的普遍方式。

翻車機是一種大型高效的機械化卸車設備。它將一節或幾節火車車皮翻轉約160℃～175℃左右，將散狀料卸入料倉，然后經膠帶輸送機送入料場堆存。翻車機及其輔助設備就構成了原料場的翻車機系統部分。它可將一整列火車的原料卸掉后，空車送出。一般地，運行過成可分為三個不同的工作階段，大部分設備露天作業，工作環境惡劣，設備較為分散，同時設備間的聯鎖和協調關系密切。

國內裝備的翻車機多為武漢電力設備廠和大連重工·起重集團有限公司制造，大體可分為轉子式（如：ZFJ型、C型等）、側傾式（如CF型等）兩大類型。最近幾年，部分大型港口和鋼廠安裝有雙翻或多翻的翻車機，整個系統自動化水平較高。

本文主要以國內鋼廠較為普遍采用的CFH-II型和C型翻車機作個比較分析，以某鋼廠原料場翻車機系統的設計為例，對原料場翻車機系統設計方案進行了探討。

1 翻車機系統的組成和卸車線路配置

1.1 翻車機系統的組成

翻車機系統是以翻車機為主體，包括重車調車設備（如重車調車機，摘鉤平臺、夾輪器、安全止擋器等），空車調車設備（如空車調車機、單向止擋器等），此外根據工藝布置需要設有牽車臺等組成的一個集中控制的流水卸車線。

卸車線按其工藝布置形式可分為貫通式和折返式兩種。貫通式又稱為縱列作業線，其重車線和空車線在翻車機室前后，呈貫通式布置。由于貫通式作業線占用寬度較少，設備品種數量也較少，在工廠中有條件時，一般都采用此種方式（如昆鋼）。折返式是重車線和空車線并排布置在翻車機室兩側。占地寬度較大，作業設備較多，但作業線路長度較短，配置靈活。

下面以某鋼廠原料場的翻車機系統為例進行說明。該翻車機系統是C型翻車機，重車調車機，空車調車機，牽車臺等主要設備構成，由于某鋼廠地處山區，場地線路較短，采用了折返式的布置線路，見下圖。

圖1 鋼廠原料場翻車機布置線路圖

一列火車通過火車機頭推送入軌道電路區間段停穩后，重車調車機落下大臂并開鉤接掛第一節重車，大臂鉤頭與重車鉤頭可靠連接后，重車調車機牽引整列重車行至人工摘鉤處停止，由人工摘開重車之間連接的鉤頭，重車調車機隨之牽引單節重車至翻車機平臺就位后停止，大臂鉤頭開鉤，使重車與重車調車機分離脫開，同時在此過程中，若翻車機平臺上停放有已翻過的空車，則由重車調車機將其推入牽車臺，抬起大臂返回牽引下一節重車，同時在重車駛出翻車平臺區時，翻車機即可翻卸重車。在這同時，空車在牽車臺上停穩后，牽車臺定位銷拔出，并牽向空車線，在靠近空車線時，減速緩慢對準空車線，空車調車機工作，牽引空車到空車線。隨后牽車臺返回重車線，等待下一輛空車，依次循環。翻卸一個周期約需2.4min～3min。

1.2 翻車機車型的確定

國內鋼廠較為普遍采用CFH-II型和C型翻車兩種車型。從目前使用情況來看，C型轉子式和CFH-II型側傾式翻車機均能滿足鋼廠原料場翻卸能力；C型轉子式較CFH-II型側傾式翻車機保護車輛較好，翻卸車輛較干凈，但是生產過程中C型設備維護工作量大，維護費用較高。見表1。

從上表可以看出，CFH-II型翻車機工作機構多為機械式，而C型翻車機工作機構多為液壓系統，在前些年，由于液壓系統不合理，造成C型翻車機故障較多。在某鋼廠原料場設計中考慮到近年來，制造廠對翻車機液壓系統進行了修改，得到提高，因此選用C翻車機系統，能夠確保系統的穩定運行。

表1 C型轉子式和CFH-II型側傾式翻車機比較

2 翻車機臺數的確定

2.1 翻車機作業線的生產能力

翻車機作業線的卸車能力Qf0=3600m/T。

某鋼廠原料場火車系統年受料量為412.09萬t/a，根據經驗初步確定采用單翻形式，即取m=1；又根據制造廠提供的翻車機系統效率圖得翻車機作業線卸車周期約為178s。則翻車機作業線的卸車能力為Qf0=20.225，取Qf0=20輛/h。

一般地，鐵路車輛平均載重量G=54t/h，翻車機作業線的卸料能力Qf=Qf0×54=1080t/h。

另外考慮到影響翻車機作業線卸料能力的因素較多，除系統本身的卸車速度外，主要還有到達批次和時間，車列長度，站場調度組織等。根據手冊[1]影響系數Φf=0.5～0.8，外界因素大時取小值，影響小時取大值。根據某鋼廠所處位置條件選取Φf=0.65，則綜合卸料能力Qzf=0.65×1080=702t/h。

2.2 卸堆系統的生產能力

某鋼廠原料場火車受料系統每天的受料量約為11290t/d，根據堆卸系統設備運轉時間最少的是翻車機15h，來料不平衡系數K1=1.3，操作系數取K2=1.0，則卸堆系統生產能力Qx=1.0×1.3×11290/15=978.5（t/h）。

2.3 翻車機臺數

根據原料準備設計手冊[1]11-4確定翻車機臺數為：

n=978.5/（702×0.9）＝1.55

根據以上計算結果，正常情況翻車機需選2臺，但是考慮某鋼廠原料場場地狹小，若翻車機占地面積過大，將減少原料場的貯存量，經綜合考慮某鋼廠原料場翻車機系統采用單線系統，同時增設火車受料槽，并配螺旋卸車機兩臺輔助作業。

3 國內翻車機系統與國外存在的差距

由于技術和經濟方面的多種原因，目前國內裝備的翻車機系統與國外存在的最大差距是自動化程度不高。理想的全自動化作業應該是整套系統只需一個人遠方監控，在中控室實現翻卸整列重車的全過程，不間斷的生產作業，而實際生產中有各種因素制約翻車機系統的全自動化作業。

在某鋼廠原料場設計中整個作業線上主要有三處需要人工幫助才能完成整個卸車作業。第一個是該翻車機系統未配置液壓摘鉤平臺，須人工依次摘開重車之間的連接鉤頭，現場實際生產中當工人摘開鉤后，通過打手勢或敲打車皮的方式通知中控室進行下一步的操作。第二個是翻車機系統需由人工依靠電視監控畫面操作重車調車機，行走到距待接車輛一定距離時，依靠經驗來判定重車調車機停止位置，并依靠慣性與重車鉤頭可靠無碰撞的連接。第三個是翻車機在翻卸過程中會形成車皮的鉤頭不同程度的歪斜，從而是空車進入空車線后，鉤頭連接不上，影響調車，固需配置一人在作業過程中人工推正。

4 結語

隨著技術的不斷發展，翻車機系統工藝和設備也會不斷的改進，提高工作效率，改善勞動條件。翻車機系統工藝和設備的選擇牽涉到場地、技術、經濟、環保等多方面的因素，加之各廠具體情況有所不同，選定是力求合理、實用。