高架可逆布料机在条形封闭料场的应用

方 可 邓凌谨 张晓华 邓志勇

1湖南港航物流投资有限公司 长沙 410203 2衡阳运输机械有限公司 衡阳 421002

0 引言

绿色港口是当前为港口发展重点方向，交通运输部相继发布了JTS/T 105—4—2020《绿色港口等级评价标准》、JTS155—2019《码头船舶岸电设施建设技术规范》、JTJ/T228—2008《水运工程节能设计规范》、JTS156—2015《煤炭矿石码头粉尘控制设计规范》等标准规范。当前封闭料场已得到广泛应用[1]，常见的料场形式有条形、圆形料场和筒仓等，其中条形料场的整体投资更低，在适当的场所满足相应环保技术要求条件下，具有良好的经济效益。料场设备的选择取决于装卸工艺和整体投资。堆料设备包括固定臂、固定臂上的卸料带式输送机、带有回转机构/俯仰机构的堆料机等，为了实现旋转运动，设备需要大量的部件，使其机械和电器设备方面比固定臂机型更加复杂[2]。可逆布料机固定臂上梭式卸料的布料方式具有结构简单、可实现双侧卸料、设备整体高度较低、经济性好等特点，在水电建设[3]、矿山[4]、港口等场景应用较多，本文介绍该种结构形式的高架可逆布料机在某港区工程料场中的应用。

1 条形封闭料场的工艺流程

示例港区距所在水路上游某综合枢纽约10 km，港区二期工程设2个3 000 t级（兼顾5 000 t级）通用泊位，设计年吞吐量150万 t，岸线长220 m，规划总用地面积95.9亩，工程投资总概算2.96亿元。

港区二期工程料场为18 000 m2大跨度封闭料场。散货装卸工艺采用门座起重机卸船，依次通过码头前沿环保集料斗、全封闭带式输送机输送廊道B1、B2、B3、B4和转运站T1、T2、T3全程机械化封闭运输至大跨距散料封闭料场，通过高架可逆布料机堆料后采用单斗装载机装车出库，其中B4带式输送机和高架布料机设置在散货大棚内。其工艺流程如图1所示。

图1 散料卸船、入库、出库工艺流程

2 高架可逆布料机的结构特点

2.1 结构原理

高架可逆布料机总体结构如图2所示。布料机在料场上方的轨道上运行，主要功能是将高架带式输送机输送来的物料堆卸入料场内。

图2 高架布料机总体结构

当卸料作业时，物料通过高架带式输送机经布料机尾车(由尾车钢结构支撑)、转载漏斗堆卸至可逆布料带式输送机上，可逆布料带式输送机再将物料堆卸入料场内。布料机通过纵向行走装置，完成沿料场长度方向上不同卸料点卸料。电缆卷盘装置完成地面电缆的上机并随设备移动的功能。

可逆布料带式输送机布置在固定臂钢结构上，布料带式输送机通过车轮，由电动绞车驱动、横移钢丝绳系统牵引在固定臂结构上的轨道上行走，完成沿料场宽度方向上不同卸料点卸料。

为防止臂架倾覆，设有配重以平衡布料带式输送机和物料的重力。在固定臂钢结构平台上设有司机室、润滑系统及通道方便机上相关人员维修、行走等。

布料机输送物料为铁矿石、煤、骨料，密度为0.85～2.3 t/m3，输送带为 EP200×5(4.5+1.5)，带宽为1 000 mm，驱动装置为2个18.5 kW电动滚筒，布料能力为600～1 200 t/h，布料带式输送机为水平布置，长度36 m，固定臂钢结构为60 m，采用对称布置，单侧卸料范围为6～30 m。纵向行走移动车在50 kg/m钢轨上行走，行程为180 m，驱动装置为4×7.5 kW，行走速度为0～0.3 m/s。图3为布料料堆和布料机的在截面上工作范围。

图3 布料料堆和布料机的在截面上工作范围

2.2 纵向行走装置

纵向行走装置的功能是实现布料机在高架结构运行轨道上进行往复运行和对位作用。在主钢结构下由2个单轮架和4个双轮架支承在轨道上，之间有垫片调整高度。驱动采用三合一变频电动机驱动方式，变频调速。行走装置上与轨道端部分设有缓冲器和端部止挡器（带电气限位开关）。缓冲器可吸收由于行走装置碰撞时产生的能量。通常不允许发生碰撞，也不允许做任何碰撞试验。行走装置每一条轨道的轮架上设置一个夹轨器，止滑力50 kN。夹轨器工作状态可显示在中控室内。车轮踏面直径为630 mm。使轮压均衡，行走速度按工作要求进行调速控制，保证系统安全。行走轨道的安装按文献[5]所述进行。

2.3 横移钢丝绳系统

横移钢丝绳系统主要由电动绞车、钢丝绳、滑轮、夹紧装置等组成，牵引布料带式输送机和配重小车移动。牵引钢丝绳采用双绳系统，由同一个绞车驱动，在配重小车牵引处设平衡铰点，从而提高安全性，并保证双绳的同步性。

2.4 性能特点

1）采用固定臂、纵向行走、横向钢丝绳系统牵引移动布料带式输送机，实现条形料场的堆料，简化了机械系统的结构，使高架布料机各方向的运动相互独立，降低了控制系统的复杂性；

2）布料机在地面轨道上行走，采用60 m长的固定臂，达到布料机的单侧布料范围6～30 m，通过可逆带式输送机实现双侧布料，达到了整个堆场的全覆盖，与水平摆动式布料机、混凝土入仓固定臂布料机相比覆盖面积更大[6，7]；

3）与带有回转机构、俯仰机构的堆料机相比，固定臂布料机降低了设备的最大高度，从而降低了封闭料场的整体高度和封闭料场的投资。

3 系统供电及控制系统

布料机配电采用三相四线AC380V电源，总用电容量设计约100 kW，用户将电源引接至地面电源箱，布料机电源采用三合一电缆引自地面电源箱，并通过电缆卷筒装置将电源引接至机上配电室。

动力综合柜内配置总进线断路器、大车行走机构配电回路、夹轨器电源回路及其他辅助设备配电回路。大车行走机构主电动机采用变频驱动。

布料机系统的控制采用S7-1200系列可编程控制器2层控制结构体系，上位机和下位机通过以太网通信，并具有手动控制和自控控制2套独立的操作方式。

布料机的控制主要为大车行走机构、电动绞车机构、悬臂可逆带式输送机系统，各系统可独立运行操作，同时有具备可靠的连锁或互锁关系，有序保证系统的高效可靠运转。各机构的基本操作及简易逻辑如图4所示。

图4 布料机系统控制逻辑图

4 项目实施情况

该系统实现了生产作业管理系统、带式输送机和布料机控制系统的智能自动控制，可实现对工艺流程全过程监控和远程集中控制。与码头配套的散货环保仓库为散货环保仓库，通过船运到达港区的矿石、砂石、煤炭等散货，可以实现全封闭运输，实现零污染。

高架可逆布料机的成功投入运行、结合地面带式输送机尾车卸料充分利用了散货大棚内堆场范围，实现了13，608 m²的有效堆存面积。项目实施后得到了一定的关注，可在类似港口、堆场进行推广。