圓形料場堆取料機選型方案

李忠明 高鵬飛

華電曹妃甸重工裝備有限公司

1 引言

圓形料場是一種由半球形鋼架穹頂封閉的儲料系統，具有占地面積小、自動化程度高、能夠抵抗惡劣天氣、環保功能顯著等優點，日益成為電廠、鋼廠、煤炭碼頭和一些化工企業堆場的首選，發展空間十分廣闊[1]。圓形料場儲料系統的核心是位于料場中心的圓形堆取料機，對圓形堆取料機常見的幾種形式的優缺點做簡要介紹，在系統設計時作為參考。

2 圓形料場堆取料工藝與堆取料機系統組成

2.1 圓形料場堆取料工藝

(1)堆料作業工藝

物料通過系統棧橋內部的皮帶機系統運輸到圓形堆取料機上的堆料皮帶機內，經過皮帶機的運輸從堆料機系統的頭部拋出。堆料機系統通過回轉大軸承與中心立柱支撐系統連接，堆料機系統可以圍繞著中心立柱做回轉運動。堆料過程為定點堆料，當物料達到系統設定高度后堆料臂回轉一定角度繼續定點堆料，等待料場堆滿后再進行平填，最終形成圓形的料倉。

(2)取料作業工藝

為保證物料刮取的穩定，刮取物料之前現需要先通過刮板機將物料表面整平，待整平后由俯仰機構帶動刮板對物料進行切割，通過刮板鏈條將物料運輸到下部料斗內，通過出料系統將物料運輸至圓形料倉外。取料機采用回轉大軸承與中心立柱支撐系統連接，可以圍繞中心立柱回轉。為保證輸送的均勻，防止物料坍塌，刮板在刮取物料的過程中同時進行切向切割，每切割完一層后再向下一個厚度，分層取料，并形成階梯型料堆[2]。

2.2 圓形料場堆取料機系統組成

圓形料場堆取料機由主要由堆料機系統、取料機系統、中心立柱支撐系統以及出料系統組成(見圖1)。其中堆料機系統包括帶動堆料機做回轉運動的堆料回轉機構，堆料皮帶機以及堆料懸臂架結構；取料機系統包括刮板取料機，帶動刮板取料機回轉的取料回轉機構以及帶動刮板上下俯仰的卷揚起升機構；中心支撐系統包括支撐整個設備以及棧橋載荷的中心筒體和中心支腿；出料系統包括匯集物料的中心料斗，流量調節的活化給料機或震動給料機以及緊急事故料斗等[3]。

圖1 圓形料場堆取料機各系統圖

3 圓形料場堆取料機選型

3.1 堆料機和取料機常規形式

堆料機系統按照其結構形式可以分為不可俯仰式和可俯仰式：不可俯仰式結構僅可以圍繞中心立柱做回轉運動，不可以相對于中心立柱支撐系統進行上下俯仰，因此拋料點距離中心柱支撐系統的水平距離不變，拋料點距地面的高度不變。俯仰式堆料機既可回轉又可俯仰，拋料點距離中心柱支撐系統的水平距離和拋料點距地面的高度均可以根據實際情況進行適當的調整，并且在特定的工況下可以通過堆料機上仰，跨越取料機系統，實現“交叉堆取料”功能。

取料機系統按照其結構形式主要分為懸臂式和門架式。其結構區別在于門架式結構以料倉墻和中心柱支撐系統兩處為支點，系統相對穩定，但是對于圓形倉直徑比較大的系統而言，門架鋼結構跨度大，鋼結構的變形較大，對其行走的軌道安裝精度要求高(見圖2)。懸臂式結構僅以中心柱支撐系統一處為支點，所有的載荷均由中心柱支撐系統承擔，對中心柱支撐系統以及下面的土建基礎要求較高(見圖3)。

圖2 門架式取料機結構

圖3 懸臂式取料機結構

3.2 圓形料場堆取料機各組合應用特點

綜上通過堆料系統和取料系統的組合，圓形料場堆取料機可以分為堆料不俯仰門架式、堆料不俯仰懸臂式、堆料俯仰門架式以及堆料俯仰懸臂式4種機型組合。

以圖1為例，該結構為堆料不俯仰門架式堆取料機，其取料機重量由中心立柱支撐系統和料倉的墻體共同承擔，取料機運行平穩，可降低取料機回轉大軸承的軸向力和徑向力、回轉大軸承的造價和中心立柱支撐系統下方土建基礎的載荷，避免地腳螺栓受到上拔力，鋼結構總重量較重。但是由于結構限制，堆料機無法跨越取料機，因此設備的供電方式要采用中心集電滑環加電纜拖令的方式。通常料場區域劃分為堆料區、取料區、取料面和死區[4]。由于其供電方式以及系統結構的限制，堆料機和取料機必須存在一定的夾角即為死區，在該區域內無法實現堆料或者取料，一般角度在25°左右。堆料系統和取料系統工作受到對方位置的制約，無法實現“交叉堆取料”作業，作業效率和料倉的空間利用率相對較低。并且中心集電滑環造價較高，檢修不方便，且由于多采用進口產品，若出現質量問題停機時間可能較長。

堆料俯仰懸臂式結構見圖4。取料機系統在料倉的墻體上沒有支撐，其全部的受力均由中心立柱支撐系統承擔，并且在某些特定的工作狀態下中心立柱與基礎固定的地腳螺栓會對基礎產生上拔力，因此土建成本較高，配重重量大，下部大軸承成本高并且運行穩定性較門架式差，但鋼結構相對門架式輕。由于其堆料機可以上仰跨越取料機，所以該結構供電方式可以選擇中心集電滑環加電纜拖令的方式或者雙電纜拖令的方式。俯仰結構需要液壓驅動，會增加檢修點，若堆料機堆料能力較大時其俯仰液壓油缸要求較高，且對堆料機回轉軸承要求較高。由于其堆料點高度可以上下俯仰，在堆料時可以使拋料點下俯，降低拋料點和落料點之前的高度差，可以在一定程度上緩解堆料時的粉塵污染。

圖4 堆料俯仰懸臂式結構

其他2種機型的優缺點可以通過上述2種組合區分，故不做闡述。

4 結語

在圓形料場堆取料機設計選型時，要結合整個物料輸送系統、設備使用位置的地理環境以及氣象條件對方案進行合理設計，對堆料機以及取料機的不同形式進行組合，以在較低造價的情況下平穩運行且滿足系統需求。結合以上各種結構特點分析，若單純從設備運行穩定性和設備造價方面考慮，堆料機宜選擇俯仰式，取料機宜選擇門架式，供電方式選擇雙電纜拖令供電。該結構形式可以降低圓形料場堆取料機的造價；其高度相對較低，能降低料倉的土建成本以及系統皮帶機的土建成本；運行穩定可靠，能承受較大的地震載荷等特殊情況。