圆形料场堆取料机俯仰机构改造升级安全分析

圆形料场堆取料机俯仰机构改造升级安全分析

苗亮

（国电江苏电力有限公司谏壁发电厂江苏镇江212006）

摘要：文章基于圆形料场堆取料机仅在高速轴装有制动器，如发生制动器故障失灵会造成刮板机溜车掉落，存在较大风险隐患，对原有俯仰机构升级进行改造升级，通过计算分析，验证了改造升级的可靠性。

关键词：圆形料场堆取料机；俯仰机构；制动器；安全

前言

随着环保意识和环保要求的日益提高，避免恶劣天气对储煤厂安全运行的影响。圆形料场具有巨大的环保功能，场地节约的经济性优势，煤场作业的高自动化水平，正在得到世界各地大型现代化电厂的青睐。

圆形料场堆取料机卷杨系统卷扬驱动装置高速端联轴器缓冲胶垫损坏可导致驱动振动，该处故障会引起卷扬减速机高速轴断裂或者联轴器断裂及高速端制动器闸瓦片损坏或者制动器有故障。以上现象均存在高风险安全隐患。目前圆堆卷扬系统仅在高速轴装有制动器，如发生制动器故障失灵会造成刮板机溜车掉落（目前已在其他电厂存在案例）。由于刮板机自重约120t，若刮板机失速掉落，可造成整个刮板机损坏，会产生严重安全事故，严重的可能造成人员伤亡。

本文研究堆取料机俯仰机构，通过技术改造，取料机俯仰驱动机构具有高速端和低速端两套独立的制动系统，高速端为工作制动，低速端为安全制动。低速端增加制动器以及相应电气控制单元，来实现设备的安全可靠。

1圆型料场堆取料机常规参数

1.1圆形料场堆取料机设备相关参数要求

本文所选取的圆形料场堆取料设备数是目前市场上极为常见的一类设备形式，使用年限和频率都较高，俯仰机构的稳定性直接关系到设备的安全状况，此处的升级改造非常重要，基于此，特选取本厂的设备作为研究对象，通过计算分析，验证升级改造的可靠性。

1.2俯仰机构不安全事故实例

根据设备厂家的交流以及其他电厂的交流，目前广东汕头某电厂出现过如下情况：

卷扬机构高速端联轴器缓冲胶垫损坏严重，刮板机存在随时溜车的安全隐患，造成此类事故的原因主要包括如下：

A)卷扬机构高速端联轴器缓冲胶垫损坏（长期运行橡胶垫老化，维护可能没有发现），导致整个卷扬机构振动严重，可影响减速机轴疲劳断裂；

B)高速端制动器摩擦片磨损严重，摩擦力下降，导致制动力矩达不到设计要求；

C)减速机输出轴疲劳，或者因为异常工况导致轴断裂；

2俯仰机构技术升级改造

2.1俯仰机构形式

目前谏壁发电厂有两台圆形料场堆取料机，主要承担两台百万机组的供煤任务。取料俯仰卷扬机构原设计为电机+行星减速机+卷扬机型式，制动方案为制动电机+高速轴制动器方式。原先设计制动点都在高速侧，低速侧没有制动点。

2.2俯仰机构技术升级改造方案

卷扬机构更换卷筒，增加制动盘；更换减速器，电机，联轴器（含制动盘），高速端制动器（盘式制动器）；增加低速端安全制动器，泵站系统及电气系统；增加编码器及超速开关；卷筒底座更换；机械、电气安装及调试。低速制动器的选型计算以及驱动底座强度焊缝计算。改造后，取料机俯仰驱动机构具有高速端和低速端两套独立的制动系统，高速端为工作制动，低速端为安全制动。可以消除由于高速轴端失效，刮板机大梁发生坠落的安全隐患，可以提高变幅驱动机构运行的安全性、可靠性。

2.3俯仰机构技术升级计算分析

2.3.1设备数据

谏壁发电厂圆形料场堆取料机运行班制为三班制，平均每班运行时间约6小时。输送的原煤品种较多，主要是神华煤、褐煤、进口煤，其中进口煤和褐煤占比约50%。

取料俯仰卷扬机构所用减速机为卓轮ZHP4.29-EG-M，传动比536.67，输出转速2.8rpm，输出工作扭矩92208NM，最大静态输出扭矩147500NM，所配电动机为QABPEJ200L-4ABB，因制动力矩大、高速轴端结构尺寸小（直径50毫米）易断裂损坏，如果高速轴或联轴器失效，刮板机大梁将发生坠落，存在安全隐患。需要对原俯仰卷扬机构进行技术改造，增加低速端安全制动器，技术升级制造方案，应使安全制动器制动力不低于高速侧制动力。

PQ=(95×10^3×9.81)×(39.5/2)/26.372N=697938N

J1=0.282kg.m2

J2=0.053kg.m2

D=0.68m

η’=η=0.88

a=4

i=536

2.3.2制动力矩计算

式中：

——起升机构制动器轴上的计算制动转矩，单位为牛顿米(N.m)；

——制动器安全系数；

——额定起升载荷，单位为牛顿(N)；

D——按最外层钢丝绳中心计算的卷筒卷绕直径，单位为米(m)；

——物品下降时起升机构传动装置和滑轮组的总效率；

a——钢丝绳滑轮组的倍率；

i——由制动器轴到卷筒轴的总传动比。

制动安全系数说明：根据企标，制动器安全系数=2。

2.3.3制动时间计算

——起升机构的制动时间，单位为秒(s)；

n’——满载(额定载荷)下降且制动器投入有效制动转矩时的电动机转速；

n——电动机额定转速，单位为转每分(r/min)；

k——其他传动件的转动惯量折算到电动机轴上的影响系数，k=1.05～1.20；

——电动机转子的转动惯量，单位为千克平方米(kg.m2)；

——电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量，单位为千克平方米(kg.m2)；

——作起升运动的物品的惯量折算到电动机轴上的转动惯量，单位为千克平方米(kg.m2)；

g——重力加速度，取g=9.81m/s2；

η——起升物品时起升机构传动装置和滑轮组的总效率；

Mz——机械式制动器的计算制动转矩，单位为牛顿米(N.m)；

M’j——稳态下降额定载荷时电动机制动轴上的转矩，单位为牛顿米(N.m)

2.3.4制动平均减速度计算

式中：

——制动平均减速度；

——满载下降且制动器开始有效制动时的下降速度，单位为米每秒(m/s)，可取v’q=1.1vq；

v’q——起升速度，单位为米每秒(m/s)

3俯仰机构技术升级计算结果分析

通过计算分析不难得出：

制动时间=0.72s，满足要求。

平均减速度=0.15m/s2，满足要求。

高速端盘式制动器，选型安全系数=5.1。

低速端制动器，实际选型安全系数=2.7

升级选型后，均满足设计要求。

4结论

本文章基于目前本厂圆形料场堆取料机设备现场，俯仰机构易出现的溜车安全隐患，分析了产生原因，并提出了相应的技术升级方案，提高俯仰机构运行的安全性、可靠性，满足变幅机构的工作要求，并通过计算验证了方案的可靠性。

参考文献：

[1]门架式双刮板取料机(RE741)悬臂悬挂吊点优化与改进[J]港口装卸.黄亚夫，周超华，姚欣，王玉坤.

[2]门架式圆形料场堆取料机结构分析[J]起重运输机械.叶阜，王俊华，韩刚华，黄振国.

[3]GB/T3811-2008起重机设计规范.