門式堆取料機卷揚鋼絲繩防出槽解決方案

王 堃

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066003）

0 引言

鋼絲繩作為重要的提升、起重、運輸設備中的高度危險構件，被視為諸多工業領域的“生命線”。但鋼絲繩的安全一直是使用單位重大設備管理過程中的“盲點”。若鋼絲繩出槽，會傾斜纏繞在纏繞完好的鋼絲繩或繩槽的棱緣上產生籠狀畸變，籠狀畸變發生后會使繩徑變大，因此有一個變量會隨之明顯發生改變，即鋼絲繩和卷筒體的包絡圓。據此設計了一套防出槽檢測機構，當鋼絲繩出槽后，活動梁會停止升降，保證了卷揚機構的平穩運行，防止鋼絲繩由于出槽造成的鋼絲繩磨損斷絲情況的發生，消除了一定的安全隱患。

1 立項背景

MDQ3000/3000.650型門式堆取料機作為秦皇島港煤二期預留堆場中的一種場地散狀物料高效堆放設備，集堆料、取料于一身，工藝變換頻繁，結構復雜。門式堆取料機包括堆料皮帶機、受料皮帶機、斗輪機構、大車行走、尾車皮帶機和活動梁起升機構等主要部分，其中活動梁起升機構是堆取料機堆料和取料的重要機構，由驅動裝置、卷筒、配重體和卷揚鋼絲繩等組成。由于堆場中惡劣的生產工作環境和人為操作因素，導致活動梁在升降過程中卷揚機構中的鋼絲繩出槽，鋼絲繩出槽后導致活動梁偏斜嚴重時甚至掉落，對整機設備運行和現場作業人員的人身安全都有極大的威脅。

秦皇島港煤二期門式堆取料機卷揚鋼絲繩包括兩根240 m和兩根315 m 鋼絲繩，規格為6×37-30-170-I。若發生鋼絲繩出槽引發籠狀畸變后鋼絲繩須進行整體更換。若更換卷揚鋼絲繩成本5～10 萬元左右，且需停產3 d，若鋼絲繩出槽后未及時發現，會導致活動梁掉落事故，恢復需要的成本是更換鋼絲繩的數十倍，還可能損毀設備以及對人員造成傷害。

2 技術方案

2.1 防脫裝置設計

根據GB 5972—2006 中鋼絲繩的報廢條件，對卷揚機構進行分析，由于卷筒上的繩槽較密，當在取料作業時，如果司機操作不當，在下降過程中使斗輪機構坐在煤垛上時，卷筒上的鋼絲繩會松脫出槽，若未能及時發現，卷筒在外力驅動作用下，通過鋼絲繩帶動活動梁上升，此時，鋼絲繩混亂的纏繞在卷筒上，使鋼絲繩發生籠狀畸變，這種變形一般出現在具有鋼芯的鋼絲繩上，當外層繩股發生脫節或者變得比內部繩股長的時候就會發生這種變形，籠狀畸變的鋼絲繩應立即報廢。通過分析，鋼絲繩在出槽后會產生籠狀畸變，籠狀畸變具有不可控性，尤其是在夜間生產作業時，受到生產者生理和外界條件等因素綜合影響。鋼絲繩在出槽后會傾斜的纏繞在纏繞完好的鋼絲繩或繩槽的棱緣上，因此有一個變量會明顯發生改變，即鋼絲繩和卷筒體的包絡圓會增大。根據這一變量設計一套連桿機構，當包絡圓即卷筒直徑變大后，滾筒會碰觸到碰桿裝置帶動連桿機構運動，在連桿機構另一端安裝行程開關，當碰桿裝置動作后連桿裝置帶動行程開關動作，行程開關在系統中與堆取料機啟停程序連接，當行程開關動作后堆取料機停止工作，據此思路進行現場測量設計如圖1 中裝置。

圖1 防出槽裝置

2.2 電氣控制方案

卷揚防出槽裝置主要為了實現檢測鋼絲繩是否出槽，當鋼絲繩出槽后，需立即采取的措施即停止活動梁上升或下降，防止問題進一步擴大，查閱資料選用歐姆龍DA3303 行程開關作為檢測裝置，程序如圖2 所示。

圖2 防出槽裝置控制程序

3 現場安裝及實施效果

根據技術方案和現場測量設計檢測裝置，通過solidworks制圖軟件制作卷筒、檢測裝置3D 圖并進行模擬組裝，如圖3 所示，確定檢測機構安裝位置和是否與其他部件、機構發生干涉，模擬組裝完成后制作了連桿、底座等機構，并在現場進行組裝，現場安裝完成后在系統中寫入檢測程序。檢測裝置安裝完成后進行測試，因正常工況下模擬鋼絲繩出槽較為不便，所以利用更換門式堆取料機滑輪時，對防出槽裝置進行了測試，現場情況如圖4 所示，在卷筒纏繞鋼絲繩的過程中，人為將鋼絲繩纏繞在已纏繞在卷筒上的鋼絲繩上進行模擬，出槽的鋼絲繩觸碰到碰桿，從而觸發行程開關，形成開關動作后卷揚機構停止運行，達到了預期的目標。

圖3 安裝模擬圖

圖4 現場試驗

4 結語

本次技術改進已應用于秦皇島港股份公司第二港務分公司煤二期B1/2DQ 門式堆取料機的卷揚機構中，經過長時間的運行觀察，新改進的防出槽檢測裝置運行平穩，可以適應現場比較復雜的環境，檢測裝置與卷筒的位置調試合理后檢測較為準確，不會出現誤動作造成停機的情況，整體效果良好，完全達到預計效果，為生產作業提供了可靠的保證，并取得了可觀的經濟及社會效益，此裝置也可應用到與卷筒類似的鋼絲繩系統中，為卷筒鋼絲繩出槽問題提供了解決辦法。