港口斗輪堆取料機系統化技術改造研究

◇廣州港新沙港務有限公司 王平

本文將圍繞斗輪堆取料機的基本內容進行分析討論，闡述港口斗輪堆取料機在系統設計方面存在的不足之處，并提出一系列實現港口斗輪堆取料機系統化技術改造的有效對策，以此確保該設備的堆存能力、裝機容量得到大幅度優化，從而更好的完成配合作業，降低成本開銷。

斗輪堆取料機是一種完成堆料與取料的裝卸設備，主要包括膠帶輸送臂、機架、運行結構等組成部分，并借助輸送機完成貨物堆料，并由輸送臂與皮帶完成貨物取料，具有規律性強、自動化程度高等特點。為了確保后續提出的系統化技術改造方案更加合理，也為了保證設計當中存在的問題被有效發現，首先要對斗輪堆取料機的基本內容進行深入了解。

1 斗輪堆取料機的基本內容探究

（1）臂架型。臂架型斗輪堆取料機的堆料作業主要借助輸送機實現，并將散料裝載至料場，利用臂架、俯仰確保料堆保持整齊，而取料則是利用斗輪與臂架回轉，最終經過下層漏斗將物料取盡。其結構組成包括回轉機構，由驅動裝置與支承組成，能驅動臂架的回轉，并確保其在任意位置都能進行裝填工作，同時回轉速度需控制在0.2r/min左右，且依照一定規律完成自動調節；輸送機，用以提供物料的運輸，可以實現正反雙向運行；尾車，是指連接取料機與輸送機的機構，在作業過程中，需要輸送帶預先繞過尾車上的滾筒，以此便于后續物料的裝填；斗輪機構，負責取料工作，通常采用無格式結構，該結構的特點在于無斗底，能夠使物料在擋板上滑移，并在自重作用下流入輸送機。該結構形式的作業效率極高，斗輪轉速較大，即使粘性較高的物料也能被卸載。

（2）橋架型。橋架型斗輪堆取料機可細分為門式堆取料機，主要由金屬構架與可升降橋架組成，其橫梁上有兩條可移動輸送機，并配有運行尾車，能夠借助滾道、支撐輪完成物料的裝載與拋卸；橋式取料機，該設備與門式堆取料機的差異點主要體現在門架尺寸較小，橋架無法實現升降，且未安裝輸送機與微車，但在斗輪前設有小車料靶，能夠使散料自動下滑，便于斗輪取料。

2 港口斗輪堆取料機系統化設計存在的不足

港口斗輪堆取料機系統化設計中存在的問題可主要分為以下幾點。

（1）斗輪堆取料機通常會采用繼電裝置來完成電氣系統的控制，但此類設備結構相對復雜、元件數量較多，容易引發電路故障，并產生高額的維修費用。

（2）供電系統的布局不夠科學，其采用的為分級供電的運行模式，難以避免的會形成線號混亂，所使用的過渡接頭類型繁多，甚至部分接線端會暴露在外，一旦遭遇惡劣天氣，將會導致線路短路，影響生產過程的有序開展。

（3）堆料機所使用的供電結構主要以單股銅滑為主，但該設備屬于非標準電器，本身的性能有待提升，經常出現彈簧彈性不足，使接觸力偏低，頻發產生電火花，降低裝置的應用壽命，甚至引發漏電事故。

（4）電動機型號過于老舊，所消耗的能源相對較高，并且老式發動機的沖擊能力較強，容易造成減速機的破損，不利于維護工作的正常開展。

（5）斗輪堆取料機是以交直流供電系統來實現變速運行，但這種方式的經濟性較差，并且在開啟階段缺少隔離裝置，容易混入水氣與煤粉，影響設備的正常使用，甚至產生整流子燒損。同時，該裝置的備件數量較少、回轉體較重，會在回轉過程中使輸送臂出現大幅度抖動，難以保持穩定的運行模式，最終造成機體變形。

（6）由于堆料機在完成回轉時難以避免的會受外界因素影響，諸如環境因素、人為因素等，使最大回轉角度通常只能維持在±100°左右，導致設備的利用率與堆存能力無法實現最大化，最多可造成25%的貨場成為作業盲區，不符合高效作業的施工原則。

（7）輸送機駝峰設計有待提升，以往駝峰主要以托輥支架來確保貨物的有序輸送，但該裝置會造成輸送機難以得到有效清理，并且結構承受應力較大，容易出現輸送帶撕裂狀況[1]。

（8）港口斗輪堆取料機的傳動軸質量不佳，經常出現破損、磨損等不良狀況，同時系統本身的過載保護安全性較差，難以將設備的運行負荷控制在標準值以下，致使設備反復出現機損問題，在影響裝載工作正常進行的同時，也會產生高額的維修費用。為了解決以上問題，需要相關設計人員保持完善的知識理論、高水平的專業能力，合理設計系統結構與運行參數。

3 港口斗輪堆取料機系統化技術改造的有效路徑

本文將以DQL2000/3000型港口斗輪堆取料機設備的系統化技術改造作為研究對象，確保存在的相關問題得到有效解決，實現設備性能與經濟性的優化，防止能源的過度消耗，提高作業效率。

3.1 改造方法

（1）控制系統。在控制系統方面需要使用先進的可編輯邏輯控制程序系統替換以往過于老舊的控制系統，選用當前應用效率較高的日本歐姆龍KV-5000/3000型PLC，該控制系統同不僅能大幅度簡化過于繁雜的控制線路，還能降低接線端子，以此實現控制系統可靠性的進一步增強，防止安全故障的產生。

（2）電氣系統。電氣系統的優化主要體現在分層安裝，需要在以往的電氣系統放置多個電氣柜，并進一步合并成可編輯邏輯控制柜、電源柜、變頻柜等，確保系統能夠實現集中控制，保證電氣系統干凈、整潔，避免受水氣、污染物的影響，造成運行效率低下，同時也能便于后期故障排查工作的開展，提高維護、檢修效率。

（3）供電系統。在供電系統方面，可采用最新的DMHP-4-16/80A安全滑導線，由于以往港口斗輪堆取料機的工作強度較高，作業長度需保持在200m左右，經常會在高負荷的環境下出現電壓供給不足，影響設備性能的有效發揮。而使用DMHP-4-16/80A安全滑導線可有效解決此類問題，能夠借助雙端供電的方式，更好的完成電壓補償，確保供電系統具有加高的安全性與可靠性，并且該類型的滑導線可以保持高質量的觸頭接觸，使其應用壽命得以大幅度延長，同時也能防止漏電狀況的發生。

（4）變頻器。為了消除以往變頻裝置能耗過大，經濟性不佳的問題，可選用6SE6400-0BP00-0AA0型號的德國西門子變頻器，利用預先完成設定值設置、穩定性優良、可靠性較高、能夠實現無級調速等特點，確保回轉工作的有效開展，避免回轉機構出現大幅度晃動，造成輸送機機體變形，并引發一系列安全事故。同時要保證變頻裝置能夠有效帶動15kW交直流電動機的正常運行，降低對支承的沖擊力，以此達到提高回轉機構使用壽命的目的[2]。

（5）電動機。以往的港口斗輪堆取料機通常需要配置多個臺車，并安裝8臺電動機，要求電動機之間能夠通過減速機與聯軸器形成完整的行走系統，確保裝機容量高于58kW。而在系統化改造過程中需要將原港口斗輪堆取料機以4個行走臺車，每臺搭配2臺電動機的結構組成改為，一臺變頻器且每臺行走臺車配備1臺電動機的構成模式，形成單輸入的減速機構，保證整體裝機容量控制在23kW以下，這樣不僅可以實現行走機構的簡化處理，還能保證設備的平穩行走。

（6）回轉角度。在回轉角度方面，則需適當進行擴大處理，由于回轉角度的設定合理程度能夠直接界定貨物的利用效率，因此需及時完成設備作業方式的優化與升級，將尾車進行脫除處理，并改變主纜的走向，以此提升貨場的堆存能力。

（7）輸送機。在輸送機方面則要進行駝峰改造，首先要將托輥調整為單托輥結構，用以避免以往作業時容易產生被煤炭卡死，引發輸送帶損壞的現象，其次要將支架底板改為開放式結構，同時要在尾部完成接料板的焊接，這樣在保證設備密封性的基礎上，同樣能夠完成落煤的直接滑落，以此消除清理難題，防止落煤混入到回轉機構當中。最后要將托輥角度調整為30度，避免駝峰在受力過高的情況下，破壞輸送帶。

（8）限位裝置。以往的港口斗輪堆取料機采用的是限位開關，其穩定性相對較差，容易產生失靈現象，同樣會受人為因素影響，發生誤動操作，不利于生產工作的有序開展。因此需要使用精確度較高的光電限位開關，利用紅外線效應確保限位裝置的高靈敏度，保證生產工作安全進行。

（9）驅動方式。傳統港口斗輪堆取料機是以機械傳動作為主要驅動形式，但該方式下電動機與耦合器的連接程度較高，無法實現便捷拆卸，并且傳動軸出現磨損的幾率較高，而減速機也容易因供油量不足，造成齒輪難以有效運用。因此需要將驅動方式調整為液壓驅動，并替換先進的液壓元件，確保改造后的液壓系統能夠具有降低能源使用率、減少故障生產、易于判斷等優勢，進一步優化過載保護能力[3]。

3.2 改造結果

經過改造后的港口斗輪堆取料機實際性能變化結果如下：單個港口斗輪堆取料機的裝卸效率得以大幅度提升，是以往作業效率的1.2倍左右，同時產生的故障幾率也大大降低，變化幅度超過50%；在應用可編輯邏輯控制器以及變頻器后，每臺電機的裝機容量得以下降，電力能源的耗損比例進一步減少，經實際調查可知，當前每臺港口斗輪堆取料機完成千噸物料裝卸所需要的電能與以往相比，節省幅度超過10%；改造后的港口斗輪堆取料機在結構組成上實現了進一步簡化，在強化裝置可靠性的同時，也縮短了維護所需的時間；維修金額得以減少，當前每臺港口斗輪堆取料機可節約的維修金額大約在10萬元/a；所需推土機的數量得以降低，能夠借助裝載機進行作業配合，同樣可節省大約成本開支；使回轉機構的使用壽命得以延長，以往完成回轉支承更換大約需花費20～30萬元，在降低回轉機構結構耗損后，能夠使相關經費更多的用在維護與保養方面，確保作業質量與作業效率進一步提高。

4 結束語

綜上，通過對斗輪堆取料機的基本內容進行分析討論，闡述港口斗輪堆取料機系統化設計存在的不足之處、并提出控制系統、電氣系統、供電系統、變頻器、電動機、回轉角度、輸送機、限位裝置、驅動方式等方面的改造方法，以此實現港口斗輪堆取料機性能的大幅度提升，在降低能源消耗的同時，也減少故障產生的可能性，延長設備的使用壽命，從而更好地完成相關作業。