单堆单取斗轮机尾车防脱钩保护装置及连锁

裴传福，李建高，梁光池，孟繁光

（华能沁北发电有限责任公司，河南济源 459000）

0 引言

堆取料机又称斗轮机，有较高的散装物料堆取能力，在各个企业生产链中具有重要作用。现在堆取料机主要有单堆单取式、单堆双取式、双堆双取式等类型，广泛用于港口、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂、码头、料场等厂矿企业。

单堆单取堆取料机主要的电气驱动和检测设备集中在大车、悬臂、回转和走行等机构，而所有供电系统和控制系统在尾车配电室内，通过尾车与大车链接大量以滑缆方式进行供电和控制。而堆取料机尾车与大车链接处仅靠一套普通液压车钩进行链接，若车钩异常，很容易发生大梁和电缆损坏，进而导致堆取料机长期抢修退备，影响企业的正常生产。

1 背景分析

1.1 单堆单取悬臂式堆取料机的结构

由于只能满足单一方向的堆料和取料作业，所以被称为单堆单取悬臂式是堆取料机。它主要由轮斗、悬臂、大车、尾车、回转和行走等机构组成：大车与尾车依靠安装在两侧的车钩连接，车钩具有液压提销装置，通过液压系统控制钩销的抬、落动作，实现大车与尾车分合来进行尾车堆料与取料状态的变更。

大车部分有行走机构和回转机构，悬臂具有悬臂皮带驱动单元和轮动驱动单元，而所有供电系统和控制系统全部安装于尾车配电室内，大车与尾车的供电和控制信号电缆通过尾车与大车连接大梁通过滑缆方式进行传输。

大车与尾车的连接只有一个普通液压控制抬落钩销装置，并无相关车钩状态检测信号及系统，如果大车与尾车脱钩未及时发现，则会导致尾车与大车连接大梁断裂，从而导致动力电缆和控制电缆拉断，设备将会发生长期退备抢修时间。

1.2 大车与尾车脱钩原因分析

（1）车钩位置无检测装置，无法确认车钩是否挂紧。连接车钩装置的只有一套简易的液压车钩，并无车钩连接状态检测及反馈装置，如果车钩未挂牢或脱钩则斗轮机值班员无法及时发现，将导致设备事故扩大。

（2）车钩未挂紧，导致脱钩。大车与尾车连接的车钩结构简单，容易发生卡涩情况，当钩舌卡住或挂钩撞击力较小时，容易产生车钩挂靠的“假象”，当设备堆取料作业时将会发生车钩脱离的情况。

（3）尾车部分无制动装置。在变换尾车过程中，当堆取料机下方皮带启动或轨道不平时，尾车将会自动溜车，导致尾车脱离，损坏大梁及动力和控制电缆。

（4）堆取料机变换尾车时间较长，在变换尾车过程中，当值班员大意时将导致大车前进“过位”，从而发生尾车脱离，导致大梁和电缆受损。

2 原理说明

2.1 堆取料机堆料和取料状态

（1）堆料状态：当液压缸升起，带动尾车皮带装置升起后，悬臂皮带正面向轮斗方向旋转，所来物料通过地面皮带运至尾车最高点后，落料至落料管后，通过悬臂皮带传输至料场，此时轮斗不需启动作业（图1）。

图1 堆料状态

（2）取料状态：当液压缸下降到底部后，尾车皮带装置同时下降至落料管下方，轮斗启动旋转，悬臂皮带正面向落料管方向旋转，通过轮斗取料后，物料落至悬臂皮带上方，通过悬臂皮带传输至落料管内，物料落至尾车部分的地面皮带进行输送，从而实现取料作业（图2）。

图2 取料状态

2.2 堆取料变换过程

堆取料变换过程如下：当大车与尾车车钩钩销抬起后，大车部分向前行走，尾车原位不动；当大车行走至前进位，尾车液压缸进行升（降）动作后，车钩钩销下落，大车后退至挂钩位，从而实现堆取料机尾车变换为堆（取）料状态（图3）。

图3 堆取料变换

2.3 尾车防脱钩检测装置安装及连锁条件

（1）在尾车与大车正常挂钩连接状态下，在尾车大梁和大车本体上方分别安装接近感应开关和限位挡铁，接近感应开关信号传输至堆取料机控制系统中PLC 内，编写PLC 控制逻辑：当堆取料机在非变换尾车过程时，如果接近感应开关信号丢失，则系统认为大车与尾车已脱钩，此时堆取料机的大车将禁止前进行走；如果在取料状态时连接尾车的地面皮带也将停止运行，并联停斗轮机，防止皮带旋转拖动尾车移动，造成设备异常事故发生，此时可通过控制大车后退动作，再次实现车钩连接。此方法可以有效解决由于大车与尾车车钩未靠紧作业时发生的脱钩情况，也可解决由于脱钩或车钩未靠紧、地面皮带运行拖动尾车向后溜车导致大梁及电缆损坏的情况。

（2）在变换尾车时大车行走前进极限位置安装机械行程限位开关，限位开关信号传输至堆取料机控制系统中PLC内，编写PLC 控制逻辑：当堆取料机在变换尾车过程中，如果前进极限机械行程开关动作时，大车禁止前进行走，且在变换尾车过程中尾车地面皮带进行运行。此方法可有效解决由于值班员大意而导致的大车行走距离过远，或尾车地面皮带运行带动尾车溜车、导致尾车大梁或电缆损坏的情况。

（3）在尾车车钩位置安装监控摄像机，将画面传输至堆取料机控制室。当堆取料机脱钩等情况发生，导致设备异常调停时，值班员可及时通过监控画面观察车钩情况，避免值班员凭感觉误操作，导致堆取料机受到二次伤害损坏。

3 经济效益分析

（1）堆取料机在厂、矿中的卸车及取料过程中作用重大，若堆取料机发生异常时，将直接影响企业的物料接卸和供应工作，所带来的损失较大。

（2）堆取料机若尾车脱钩导致大梁和电缆损坏后，大车部分将无法供电，由于整个大车部分体积大、吨位重，只能靠人力或其他机械助力其后退至合理距离内。另外，大梁较重、不易安装恢复，电缆较多，校线、接线工作量大且复杂，将导致堆取料机长时间退备无法作业，并将产生大额的人工抢修费用、机械租赁使用费用、物料接卸供应延时压车费用，甚至由于物料供应不及时导致生产流水线无法继续作业进展，发生更多的设备停机退备或设备故障等事故。

4 小结

该套尾车防脱钩保护装置采购及安装费用较低，无需日常维护工作，但是可以在生产过程中起到关键作用。