堆料机防掉缆工艺技术改造分析

赵秋海

（秦皇岛港股份有限公司第七港务分公司，河北 秦皇岛 066000）

专业堆场的堆料机一般采用整车在轨道上移动的形式，作用是将翻车机卸出的物料堆向轨道两侧的堆场。堆料机一般具有整机行走、悬臂回转、悬臂俯仰三个动作，悬臂上布置有一条皮带机，地面皮带机通过尾车与堆料机相联，作业时物料从地面皮带机上被运送到尾车的料斗中并落到与该料斗相连的悬臂皮带机上，再通过悬臂皮带机落到堆场的地面上。通过悬臂皮带机随着悬臂沿轨道方向行走并围绕堆料机中心线做回转和俯仰动作，堆料机就实现了对所堆料垛高度、长度及宽度的调整。

堆料机的供电方式一般采用电缆卷盘形式，通过电缆卷盘上的6000V高压卷缆把地面上中间换向点电源引进堆料机上的主变压器，机上主变压器把6000V高压转变为380V动力电提供给各个电机或控制器。近年来随着高压技术的不断成熟，机上动力电直接采用6000V高压的方式也已经越来越普遍。煤四期堆料机悬臂皮带驱动电机即为6000V高压电机。

操作方式一般有机侧操作、手动操作和半自动操作三种模式，机上每个驱动装置附近都布置有专用的机侧操作箱，机侧操作主要用于设备的维修和试验。机侧操作一般不通过堆料机的PLC连锁系统而采用硬线直接控制方式，这样在维修时就可以忽略已经存在的如跑偏、打滑、电机过热等故障信号而强行启动电机，这个特点就要求司机做机侧操作时必须充分注意设备和人员的安全，因为此时各种保护装置已经不再起作用。手动操作是由司机在司机室用手操作操纵杆和操作按钮来完成堆料作业，堆料机的行走和旋转动作是由操纵杆发出信号经PLC程序控制器再送至速度变频器控制电机实现无级调速。悬臂俯仰动作是由操纵杆发出信号经PLC程序控制器控制液压站的比例控制阀，使悬臂匀速上升或下降。半自动堆料方式是由司机在司机室操作台上预先设定好各种所需作业范围数据，然后堆料机按照已经编好的PLC控制程序自动完成堆料作业。

堆料机在作业过程中，堆料机的供电由变电所输出到堆场的中间换向点接线箱，然后卷缆通过电缆桥架、导缆器、电缆卷盘或卷筒和滑环箱最终实现给堆料机的供电。堆料机在作业过程中，如果堆料机由堆场的两端向中间换向点行走时，通过卷缆电机及减速箱驱动卷盘或卷筒旋转来实现卷缆与堆料机的同步；如果堆料机由堆场的中间换向点向两端行走，则通过电缆被拉动实现卷盘或卷筒旋转放缆实现卷缆实现与堆料机的同步。

1 堆料机掉缆原因分析

堆料机是采用恒转矩的方式放缆，放缆的松紧度通过电缆减速箱的输出转矩来控制。如果转矩过大，则导致放缆困难，电缆受拉力过大，地面电缆桥架中的卷缆被拉起过高，上下摆动过大，可能导致卷缆掉出电缆桥架，同时可能导致减速箱输出轴处轴承使用寿命减少；如果转矩过小，则导致放缆不被控制，卷缆过松，放缆过多，同样导致掉缆现象的发生。

堆料机在实际工作中，由于卷缆上下摆动过大或者过松导致的掉缆，以前是通过调节输出转矩的方法来解决。调节输出转矩是通过调节减速箱内压簧力的大小实现的，需要多人手动去盘动卷缆盘，需多次反复调节试车才能达到比较合适的转矩，费时费力。堆料机在行走过程中卷缆盘上的卷缆的重量是随着卷缆或放缆的进行而变化的，而堆料机放缆采用的是恒转矩的方式，因此，无论如何调节输出转矩，都不能与堆场任一位置的所需的输出转矩相匹配，因此无法解决电缆因上下摆动过大或者过松导致的掉缆问题。

如果发现电缆掉落的情况，需要多人合力把掉落的卷缆抬到电缆桥架上，或者在多人监护下通过大机行走、手动或自动卷缆相配合，才能恢复正常。无论哪种方法，都需要耗费大量的人力和时间，严重减少卸车产量，降低生产效率。如果掉落的卷缆未被及时发现，在卷缆的过程中刮拌其他物体时，很容易造成刮伤甚至刮断缆，造成机损或人员伤亡等安全事故。

2 堆料机防掉缆技术方案

通过现场长期的观察，我们发现导缆器过高，与电缆桥架距离过大使得卷缆在放缆过程中上下摆动幅度过大是导致掉缆问题发生的主要原因之一，因此我们决定从这个方面改进以解决电缆掉缆问题。降低导缆器的高度，能够有效减小卷缆上下摆动的幅度，从而大大降低了掉缆发生的概率。另外，为了能够及时发现掉落的卷缆，我们在导缆器的外侧加装漫反射光电管，实时监测堆料机掉缆现象的发生，把其反馈信号输入到堆料机的PLC中，及时反馈给堆料司机进行处理，杜绝因卷缆刮伤甚至挂断而造成机损或人员伤亡等安全事故的发生。

2.1 确定导缆器降低的高度

原导缆器距离地面电缆桥架大约2m左右，在不碰撞到沿线设施的条件下，我们需要将导缆器位置适当的降低，以减小电缆上下摆动的幅度。通过检查及测量，沿线主要有报警喇叭、急停开关等装置，而其最高点距离电缆桥架约0.4m，因此确定导缆器降低1.5m高度，预留10cm安全空间。

2.2 适当将钢结构垂直向下延伸

原导缆器是用螺栓固定在大机钢结构上，其钢结构由10#槽钢焊接而成，因此，在不损坏导缆器的条件下，适当将钢结构垂直向下延伸即可，但要求保证其钢结构在延长后足够牢固且在电缆桥架正上方，这样使得安装导缆器后放缆能够准确进入电缆桥架内。在保留导缆器安装底座的基础上，我们使用10#槽钢将其大机上钢结构向下延长1.5m，同时在焊接处两侧附贴两根槽钢焊接来加固，在两根平行槽钢中间斜拉一根槽钢使其更加稳固。需要注意的是，在焊接加固钢结构的时候，须多次用重锤线确定好所加长的钢结构的垂直度以及垂直到电缆桥架上的位置，以保证电缆的垂度。

2.3 调节漫反射光电管照射角度及感测距离

在导缆器的外侧安装支架，然后铺设用于光电管电源及信号的电缆。确定漫反射光电管照射的角度，当电缆掉出掉缆桥架后，从导缆器到地面的卷缆有大概2m左右。经过仔细的观察，我们发现卷缆与电缆桥架相交点的位置相对固定，相交点到光电管的距离相对稳定，此时调整光电管的角度，让其发射器正对相交点处的卷缆，然后把光电管固定在支架上。

调整好光电管的角度后，由于光电管到电缆与电缆桥架相交点的距离相对稳定，可打开光电管外壳调整感测距离，通过反复试验调节，直至达到可靠感测到为止。

2.4 在PLC程序中对光电管的反馈信号进行处理

在堆料机行走过程中，为了消除堆料机上煤块等杂物的掉落对漫反射光电管的的影响，我们对输入的信号进行延时处理，只有到达2秒及2秒以上的信号才有效。为防止漫反射光电管照到电缆桥架及周围其他杂物而产生误信号，我们对输入的信号进行计数，当计数达到3次时，输出一个报警信号；当计数达到5次时，输出一个故障信号。

2.5 故障处理

堆料司机看到报警或故障信号后，可及时通知巡视人员到现场查看情况，如果出现掉缆的现象，可及时进行处理而不需要停止流程，可以实现连续性的卸车作业。

3 结语

由于改进后的导缆器降低了1.5m的高度，解决了之前电缆上下摆动幅度过大的问题，从而大大降低了掉缆发生的概率，同时也降低了转矩调节难度与次数，减少了维修量。导缆器外侧加装的漫反射光电管，可以及时准确的监测掉缆现象的发生，杜绝了因未及时发现掉缆而造成机损或人员伤亡等安全事故的发生。堆料司机看到报警或故障信号后，可及时通知巡视人员根据现场情况及时处理，而不需要停止流程。此项改进为堆料机正常安全运行提供了保证，提高了卸车产量和生产效率。

[1]吕明荟，李毅民.斗轮堆取料机的发展趋势[J].港口装卸，2008，(02)：96.

[2]罗雪莲.PLC控制系统的故障诊断技术[J].兵工自动化，2013，(03)：89.

[3]王金春.散料输送移动设备中电缆卷筒的应用及其电气控制[J].起重运输机械，2011，(10)：98.