一種大噸位儲水系統制作及安裝

王 龍

（國能黃驊港務公司，河北 滄州 061113）

我國“富煤、貧油、少氣”的能源結構決定了煤炭將一直是我國的主體能源[1]，我國的一次能源消費結構體系中，煤炭長期占有 60%以上的比重[2]。港口是國內外經濟貿易發展的重要樞紐和門戶，同時也是世界上主要的耗能單位和污染源頭之一[3]。

黃驊港作為北方重要煤炭集散港口之一，2017年以來每年煤炭裝船量超過2億t，煤炭堆存方式主要有筒倉堆存及堆場堆存，煤炭在堆場裝卸和堆存過程中，每個環節都將產生大量的粉塵[4]，隨著我國在環保方面的不斷重視，煤炭堆場粉塵的揚塵抑制成為一個重要的問題。而堆場供水是解決該問題的一個重要保障，因此建立一種新型儲水系統有重要的意義。

1 傳統煤炭堆場儲水方式

目前，國內露天堆場儲水系統主要采用儲水槽或機載水箱的方式進行儲水，前者在維護過程需要投入較大的人力及物力，維護的成本高，由于儲水槽是開式，日常使用過程水質容易受到污染，使用過程對其他設備造成影響甚至停機，在冬季天氣寒冷時儲水槽內的水會結冰，無法正常使用。后者受到單機空間的影響及單機重心考慮，水箱體積較小，無法完成長時間、大范圍供水。因此，建立一種不受季節影響的大噸位儲水系統顯得尤為必要。

2 大噸位儲水系統制作

考慮氣候、儲水量及堆場實際使用需求，建立新型儲水系統，該儲水系統與堆場單機相連，外掛于單機后方，通過單機移動帶動儲水系統移動，該系統安裝位置不會占用堆場場存空間。儲水系統包括水箱支撐行走平臺機構、泵站平臺、拉桿組、儲水箱及泵站箱，儲水箱放置在水箱支撐行走平臺上方，水箱內部儲水量達到50t，保證堆場單機長時間用水，泵站箱放置在泵站平臺上方，泵站平臺與行走平臺連接至一起，拉桿組將平臺整體與堆場單機連接。

2.1 水箱支撐行走平臺制作

堆場單機行走軌距按照8m、水箱按照儲水50t進行考慮，行走平臺外形尺寸為8500mm×3000mm，高度按照不同型號單機行走臺車位置進行設計，平臺使用鋼材選用Q345碳素結構鋼。水箱支撐行走平臺機構圖如圖1所示。

圖1 水箱支撐行走平臺機構圖

平臺上下表面鋼材選用16mm厚度鋼板，為降低行走平臺整體重量，保證平臺整體可靠性，上下表面鋼板進行挖板鏤空處理，有效減輕平臺整體自重。在鏤空部位鋼板采用過渡處理，防止此處受力集中出現裂紋最終導致板材開裂[5]。上下表面鋼板采用自動火焰切割下料機整體下料，避免由于拼接焊縫較多降低平臺整體強度。

行走平臺跨距較大，為保證平臺安全可靠，平臺表面設計為非水平面，采用輕微拱形結構，保證在平臺自重及水箱重量作用下平臺下垂量減少。

對支撐行走平臺進行運動仿真，采用有限元分析法對平臺進行受力仿真并優化設計，將滿載狀態下水箱重量采用均布載荷施加在平臺上表面，考慮平臺自身重量，平臺最大形變量為1.5mm，平臺整體形變量較小，采用挖板鏤空處理方式降低平臺整體重量是可行的。行走平臺結構受力分析結果如圖2所示。

圖2 行走平臺受力分析圖

行走平臺下部連接4個支腿，支腿與平臺采用滿焊工藝進行焊接，焊接位置與平臺內部加強筋版位置對齊。支腿內部設置若干加強筋板，為減輕重量筋板內部鏤空處理，提升整體平臺強度。支腿與平臺左右連接處焊接圓弧過渡筋板，該筋板板材選用16mm鋼板，為保證受力均勻，筋板左右對稱。

支腿下部連接行走輪機構，采用高強度螺栓連接，便于后期維護更換，行走輪尺寸與堆場單機行走輪一致。

2.2 泵站平臺制作

泵站平臺采用型鋼制作，主框架選用H型鋼進行連接，內部選用槽鋼連接。為減輕平臺重量，平臺表面不鋪設鋼板，泵站直接安置在型鋼上面，泵站與平臺采用螺栓連接。平臺外圍搭建角鋼，上方鋪設格柵板，形成行走通道，便于安裝使用及后期維護工作。

為防止平臺在運行過程中發生傾覆，泵站平臺前端伸出1根H型鋼，型鋼與堆場單機底部通過拉桿連接，2個底座分別焊接在H型鋼及堆場單機底部，穿接銷軸將拉桿固定，避免0自由度剛性連接，單自由度輔拉桿一端與泵站平臺連接，另一端與堆料機連接，實現限制平臺豎直方向移動造成對整體連接結構破壞的作用。泵站平臺如圖3所示。輔拉桿尺寸根據實際安裝位置調節尺寸，確保安裝至合理區域。

提高中國公眾環境保護意識是中國環境會計信息披露發展的重要手段之一。新聞媒體，環保組織和當地社區都非常關注環境會計信息。盡管環保組織和當地社區沒有干預商業活動的權利，但他們可以利用新聞媒體向公司施壓，迫使公司改善其環境表現。通過及時報告和宣傳環境問題對人類生存和發展的影響，努力喚醒公眾的環境保護意識。當環境危機和環保理念牢牢扎根于人們心中時，企業披露環境會計信息將成為大勢所趨。

圖3 泵站平臺結構示意圖

2.3 拉桿組制作

行走平臺拉桿組設計由拉桿、連接銷軸及連接底座組成。

拉桿共2組，每組拉桿包括一根長拉桿及一根短拉桿，保證灑水平臺上下均收到拉力，防止發生傾翻，拉桿組連接如圖4所示。

圖4 拉桿組連接示意圖

拉桿選用厚壁圓管為主體進行加工制作，拉桿兩端進行開槽，套接連接接頭并焊接加固。連接底座板材整體選用16mm鋼板，中間焊接筋板用于加強。

長拉桿一端通過連接底座連接至堆場單機行走臺車，連接位置須有內部加強筋板進行加固，另一端連接至行走平臺，連接位置同樣須有內部筋板進行加固，保證拉桿連接強度。短拉桿一端連接至行走平臺下部支腿處，另一端與長拉桿采用銷軸連接。按照堆場單機行走臺車外框架尺寸，長拉桿與堆場單機連接時可通過銷軸對連接固定位置進行微調。

2.4 儲水箱及泵站箱制作

水箱設計裝水量為50m3，在滿水狀態下，儲水系統總重約62t。

箱體內布保溫阻燃環保材料，阻斷外部環境溫度向泵站內傳導及內部噪聲不外泄。儲水箱內部設置加熱片，實時監測儲水箱內部溫度，當內部實際溫度低于預期加熱溫度后加熱片自動加熱控制，只有當水箱內溫度高于停止溫度后水箱加熱片停止工作，加熱裝置使儲水箱可在-30℃～+60℃時正常工作使用，保證冬季天氣寒冷情況下正常用水。水箱箱體采用框架式結構，外形一次拉伸壓制成型，內部設置多個框架用于支撐水箱，保證儲水箱強度。水箱出水口視堆場單機型號開口設置在底部適當位置，入水口開口在儲水箱頂部。

當實際水箱液位低于無水液位時，延時3s設備停機并關閉水箱出口電動閥，并發送數據給上位機平臺，只有實際液位大于無水解除液位后，電動閥自動開閥設備有遠控啟動信號時會自動啟動運行。當實際水箱液位大于超高液位時，延時3s設備自動報警并發送數據給上位機平臺。

泵站箱配置3臺變頻控制水泵，日常灑水作業時2臺開啟，保證灑水壓力充足，采用二用備一的自動控制，防止水泵臨時故障導致無法供水。

泵站箱內設置自動加熱裝置、降溫裝置及除濕裝置。當泵站箱內實際溫度低于正常啟動溫度時，自動加熱裝置啟動，泵站溫度高于停止溫度后加熱器自動停止工作。如果持續低溫，為了避免加熱器損壞，通過計算加熱運行時間，發現超過加熱運行時間后，加熱器會自動停止加熱工作，等加熱間隔時間計算完成后，泵站仍處于低溫加熱器重新工作。

泵站風機控制，根據季節變化，當檢測到泵站溫度上升并超過啟動溫度后，降溫風機自動工作，隨著熱氣排出泵站溫度下降并低于停止溫度后風機自動停止工作。調降溫控制，當檢測到泵站內溫度逐漸升高，超過空調啟動溫度后，空調除溫一體機自動開啟工作并強行停止風機控制。只有泵站內溫度低于空調停止溫度后空調機停止工作。空調除濕控制，當檢測到泵站內濕氣過高，超過啟動濕度后，空調除濕一體機自動開啟工作。直接泵站內濕氣低于停止濕度后空調除濕一體機停止動作。

3種裝置共同保證泵站箱內溫度適中，水泵正常運轉作業。

整體儲水系統外形結構大，在制造完畢后在廠內進行預安裝，保證現場安裝順利。

2.5 儲水系統表面處理

沿海港口堆場空氣濕度大，容易造成鋼材銹蝕，為增加儲水系統使用壽命，在制作之前須對鋼材進行預處理。在鋼材進行切割之前先采用噴砂處理方式將鋼材表面銹跡、油污等其他污物打磨干凈[6]，儲水系統整體焊接完畢后須進行第二次噴砂處理，水、煤渣、藥皮、飛邊毛刺、銳邊、飛濺、灰塵等全部清除干凈，表面處理質量必須達到Sa2 1/2級[7]。對儲水系統進行整體刷漆處理，底漆與面漆選用同一廠家產品。

3 儲水系統安裝及調試

將儲水系統運至現場，為保證安全，將各部件放置在堆場單機行走及堆場堆存范圍外。首先行走輪機構與行走平臺完成拼接，泵站平臺與行走平臺連接時，泵站平臺型鋼連接處應與行走平臺內部加強筋板對應，保證整體焊接強度，焊接前將水平尺放置于泵站平臺上方，調整泵站平臺水平程度，待平臺上表面水平后方可焊接。將拉桿組長拉桿連接底座與行走平臺焊接至一起，焊接完畢后整體吊裝至堆場單機行走軌道上，行走平臺底部行走輪處放置斜鐵，防止行走平臺因壩基軌道不平造成移動影響安裝及安全。

將長拉桿通過銷軸與行走平臺連接底座相連，短拉桿通過銷軸與長拉桿相連。緩慢移動堆場單機至合適位置，將長拉桿另一個連接底座與單機行走臺車適當位置焊接至一起。因現場每臺單機隨著使用年限不同及型號差異，短拉桿連接底座與行走平臺連接位置略有不同，均可焊接在平臺支腿加強區域之內。

將水平尺放置在行走平臺下表面測量整體水平度，水平度存在較大誤差時，選用螺旋千斤頂或液壓千斤頂將平臺低處略微頂起，松開平臺支腿與行走輪機構連接螺栓，中間塞填調整墊片，反復調整至平臺下表面水平后，重新連接平臺支腿及行走輪機構。

將儲水箱及泵站箱吊裝至行走平臺上方，按照安裝位置進行放置調整，調整完畢后將儲水箱及泵站箱與平臺進行焊接。

儲水箱出水口與泵站箱體入水口接口、泵站箱出水口與單機入水口接口均采用軟連接方式進行連接，解決了由行走軌道平整度差造成泵站箱體與主水箱體斷裂問題，提升了系統對壩基軌道的應變能力。

泵站平臺伸出型鋼部分焊接輔助拉桿連接底座，將輔助拉桿與泵站平臺通過銷軸方式連接，拉桿另一端通過銷軸及連接底座與單機底部連接。

安裝完畢后對焊接造成的掉漆部位重新進行補漆，保證系統表面整體全部覆蓋。堆場單機采用低速模式移動，觀察單機及儲水系統狀態，行走平穩后儲水箱內部加水，待滿載后進一步觀察單機及儲水系統狀態，查看行走輪與行走軌道之間是否接觸，防止實際運行過程中出現側翻情況。

4 結語

針對現有堆場儲水方式進行分析，該文研究了水箱平臺同步制作和預拼裝的技術方法，制定了灑水平臺制造和安裝作業標準，為堆場大型移動單機附屬機構的設計安裝提供了工程范例。該系統不受氣候影響做到全季節供水，安裝位置不占用堆場場存及單機現有空間，平臺安全可靠，儲水系統儲水量可以做到長時間供水，成本低，可靠性高。

該大噸位儲水系統制作及安裝方法為堆場儲水方式設計制作提供參考。