圆形料场堆取料机选型方案

李忠明 高鹏飞

华电曹妃甸重工装备有限公司

1 引言

圆形料场是一种由半球形钢架穹顶封闭的储料系统，具有占地面积小、自动化程度高、能够抵抗恶劣天气、环保功能显著等优点，日益成为电厂、钢厂、煤炭码头和一些化工企业堆场的首选，发展空间十分广阔[1]。圆形料场储料系统的核心是位于料场中心的圆形堆取料机，对圆形堆取料机常见的几种形式的优缺点做简要介绍，在系统设计时作为参考。

2 圆形料场堆取料工艺与堆取料机系统组成

2.1 圆形料场堆取料工艺

(1)堆料作业工艺

物料通过系统栈桥内部的皮带机系统运输到圆形堆取料机上的堆料皮带机内，经过皮带机的运输从堆料机系统的头部抛出。堆料机系统通过回转大轴承与中心立柱支撑系统连接，堆料机系统可以围绕着中心立柱做回转运动。堆料过程为定点堆料，当物料达到系统设定高度后堆料臂回转一定角度继续定点堆料，等待料场堆满后再进行平填，最终形成圆形的料仓。

(2)取料作业工艺

为保证物料刮取的稳定，刮取物料之前现需要先通过刮板机将物料表面整平，待整平后由俯仰机构带动刮板对物料进行切割，通过刮板链条将物料运输到下部料斗内，通过出料系统将物料运输至圆形料仓外。取料机采用回转大轴承与中心立柱支撑系统连接，可以围绕中心立柱回转。为保证输送的均匀，防止物料坍塌，刮板在刮取物料的过程中同时进行切向切割，每切割完一层后再向下一个厚度，分层取料，并形成阶梯型料堆[2]。

2.2 圆形料场堆取料机系统组成

圆形料场堆取料机由主要由堆料机系统、取料机系统、中心立柱支撑系统以及出料系统组成(见图1)。其中堆料机系统包括带动堆料机做回转运动的堆料回转机构，堆料皮带机以及堆料悬臂架结构；取料机系统包括刮板取料机，带动刮板取料机回转的取料回转机构以及带动刮板上下俯仰的卷扬起升机构；中心支撑系统包括支撑整个设备以及栈桥载荷的中心筒体和中心支腿；出料系统包括汇集物料的中心料斗，流量调节的活化给料机或震动给料机以及紧急事故料斗等[3]。

图1 圆形料场堆取料机各系统图

3 圆形料场堆取料机选型

3.1 堆料机和取料机常规形式

堆料机系统按照其结构形式可以分为不可俯仰式和可俯仰式：不可俯仰式结构仅可以围绕中心立柱做回转运动，不可以相对于中心立柱支撑系统进行上下俯仰，因此抛料点距离中心柱支撑系统的水平距离不变，抛料点距地面的高度不变。俯仰式堆料机既可回转又可俯仰，抛料点距离中心柱支撑系统的水平距离和抛料点距地面的高度均可以根据实际情况进行适当的调整，并且在特定的工况下可以通过堆料机上仰，跨越取料机系统，实现“交叉堆取料”功能。

取料机系统按照其结构形式主要分为悬臂式和门架式。其结构区别在于门架式结构以料仓墙和中心柱支撑系统两处为支点，系统相对稳定，但是对于圆形仓直径比较大的系统而言，门架钢结构跨度大，钢结构的变形较大，对其行走的轨道安装精度要求高(见图2)。悬臂式结构仅以中心柱支撑系统一处为支点，所有的载荷均由中心柱支撑系统承担，对中心柱支撑系统以及下面的土建基础要求较高(见图3)。

图2 门架式取料机结构

图3 悬臂式取料机结构

3.2 圆形料场堆取料机各组合应用特点

综上通过堆料系统和取料系统的组合，圆形料场堆取料机可以分为堆料不俯仰门架式、堆料不俯仰悬臂式、堆料俯仰门架式以及堆料俯仰悬臂式4种机型组合。

以图1为例，该结构为堆料不俯仰门架式堆取料机，其取料机重量由中心立柱支撑系统和料仓的墙体共同承担，取料机运行平稳，可降低取料机回转大轴承的轴向力和径向力、回转大轴承的造价和中心立柱支撑系统下方土建基础的载荷，避免地脚螺栓受到上拔力，钢结构总重量较重。但是由于结构限制，堆料机无法跨越取料机，因此设备的供电方式要采用中心集电滑环加电缆拖令的方式。通常料场区域划分为堆料区、取料区、取料面和死区[4]。由于其供电方式以及系统结构的限制，堆料机和取料机必须存在一定的夹角即为死区，在该区域内无法实现堆料或者取料，一般角度在25°左右。堆料系统和取料系统工作受到对方位置的制约，无法实现“交叉堆取料”作业，作业效率和料仓的空间利用率相对较低。并且中心集电滑环造价较高，检修不方便，且由于多采用进口产品，若出现质量问题停机时间可能较长。

堆料俯仰悬臂式结构见图4。取料机系统在料仓的墙体上没有支撑，其全部的受力均由中心立柱支撑系统承担，并且在某些特定的工作状态下中心立柱与基础固定的地脚螺栓会对基础产生上拔力，因此土建成本较高，配重重量大，下部大轴承成本高并且运行稳定性较门架式差，但钢结构相对门架式轻。由于其堆料机可以上仰跨越取料机，所以该结构供电方式可以选择中心集电滑环加电缆拖令的方式或者双电缆拖令的方式。俯仰结构需要液压驱动，会增加检修点，若堆料机堆料能力较大时其俯仰液压油缸要求较高，且对堆料机回转轴承要求较高。由于其堆料点高度可以上下俯仰，在堆料时可以使抛料点下俯，降低抛料点和落料点之前的高度差，可以在一定程度上缓解堆料时的粉尘污染。

图4 堆料俯仰悬臂式结构

其他2种机型的优缺点可以通过上述2种组合区分，故不做阐述。

4 结语

在圆形料场堆取料机设计选型时，要结合整个物料输送系统、设备使用位置的地理环境以及气象条件对方案进行合理设计，对堆料机以及取料机的不同形式进行组合，以在较低造价的情况下平稳运行且满足系统需求。结合以上各种结构特点分析，若单纯从设备运行稳定性和设备造价方面考虑，堆料机宜选择俯仰式，取料机宜选择门架式，供电方式选择双电缆拖令供电。该结构形式可以降低圆形料场堆取料机的造价；其高度相对较低，能降低料仓的土建成本以及系统皮带机的土建成本；运行稳定可靠，能承受较大的地震载荷等特殊情况。