翻车机冻煤清除装置的结构优化与应用

翻车机冻煤清除装置的结构优化与应用

张世霖

国投曹妃甸港口有限公司 河北省唐山市 063000

摘要：现如今市场竞争激烈，煤炭港口作为服务型行业，提升服务质量是其提升市场竞争力的必要手段。翻车机作为煤炭港口煤炭翻卸的第一站，其翻卸质量是体现其服务质量的关键指标。尤其是冬季冻煤的翻卸，直接影响着客户满意度。冬季气温低，由于煤炭含水量不同，在运输过程中含水量大的煤炭会在火车车皮内壁冻结厚达20公分的冻煤层，重量最多可达8吨。这种情况会给客户造成很大的经济损失，因此翻车机上安装了冻煤清除装置。清车装置功能优越，故障时间短、频次低，无安全隐患才能更好的提升企业行业竞争力。

关键词：翻车机 清车器 结构

一、背景简介

四翻式翻车机可一次翻卸四节运煤火车皮，每节火车对应的有一块靠车板支撑翻卸。每块靠车板上有3个振动清车器，加上非靠车板侧的4个清车器，每节车皮都有7个清车器用于清除冻煤。这种使用振打电机清除冻煤的方式叫目前采用的如磁脉冲清车器等清冻煤装置效果更好，但是其本身结构存在一定问题。国投曹妃甸港续建工程自投入运行以后，两台翻车机上的靠车板侧振东清车装置大部分都出现不同程度的连接螺杆断裂问题。据统计，仅2016年冬季就有11个振东清车装置出现了连接螺杆断裂的故障。由于靠车板背面空间极为狭小。靠车板伸出时也仅有300mm的空间，人员在里面对准清车器的六个螺杆眼儿非常不方便。

由于正面安装振打面板，完全看不见内部结构，检查和安装都及其不方便，同时维修起来也费时费力。其中有一次就因检查未发现问题，作业时靠车板侧清车装置一端脱落，突出靠车板10cm，这种情况很危险，极易碰到车皮。振动清车装置若长期存在这种情况，不仅设备隐患较大，对火车也会造成很大的机损事故。

二、项目实施必要性及现状分析

1 现状分析

目前各港口都有清冻煤装置，有的使用脉冲型振动清车装置，有的使用加热型清冻煤装置。但这些清冻煤装置都存在一定缺陷。如加热型的清冻煤装置，成本费用较高，不适合长期投入使用。脉冲型的振动清车装置在振动效果方面不明显，清冻煤时效果不好。但是投入使用的很少，即使有港口投入使用，但是效果不明显。

2 项目实施必要性

自投产以来，振动清车装置仅运行4个冬季，但是几乎所有的靠车板侧清车装置都不同程度出现了固定螺杆的断裂。由于设计缺陷及环境的影响，导致套筒及螺杆的锈蚀粘连情况严重。这种情况下，靠车板靠紧火车车皮后由于振动清车装置凸出于靠车板，振动清车装置先接触到车皮。正常工作时，车皮压缩振动清车装置内部弹簧后，车皮重量作用于靠车板，螺杆仅受振动电机激振力。若套筒与螺杆粘连严重，翻卸时车皮与车内煤炭共100吨重量完全作用于螺杆，再加上震动电机的激振力，螺杆受力过大，出现断裂。螺杆的断裂存在着极大的安全隐患，螺杆断裂使的振动清车装置脱落或一端脱落会是的振动清车装置在压缩弹簧的作用下凸出靠车板10-20cm。这种情况下振动清车装置会和火车车皮干涉，会划伤车皮，同时损伤翻车机机械结构。

三、振动清车器结构及工作过程

1.振动清车器结构

振动清车器是以振动电机为主体，电机两头各安装两块偏心块，依靠两偏心块的角度来调整振动力的大小。电机固定于40mm厚的钢板上，钢板上安装40mm厚的橡胶块，用于防止钢板与车皮直接接触造成损伤，橡胶块在车皮与振动清车器之间其缓冲作用。固定振动电机的钢板用六根670mm长的螺杆固定于靠车板上螺杆上安装弹簧与固定弹簧的套筒，用于更好的释放振动力。清车器安装在靠车板上突出靠车板5mm的距离，确保振动清车器可与靠车板完全接触并对弹簧5mm的压缩量，使清车器振动效果更佳。

2.清车器的工作过程

火车在定位车的驱动下将四节重车推进翻车机，并将重车定位到准确位置。靠车板伸出贴紧重车车帮，并将靠车板向内压缩一定的压缩量，确保振动清车器紧贴火车车皮并产生一定的压紧力。在翻车机翻转到设定角度时，清车器启动，给两侧车皮极大的振动力，是附着在车皮内侧的积煤振动脱落。程序中设定了振动清车器的振动时间，时间到达，翻车机开始返回并进行下一个循环。

每节车皮的载重量为80吨，冬季由于气温低下，煤炭过湿时会冻结在车皮上，一般车皮上会存留三到四吨积煤，严重时冻结在车皮上的积煤可达近十吨。这种情况下，整列车下来，损失的煤炭达到数百吨近千吨，给客户造成极大的经济损失。

四、振动清车器存在问题

振动清车器正常工作时有一定的压缩量，当套筒与螺杆由于生锈而粘连在一起后，车皮的压力及靠车板伸出的液压力都作用于靠车板侧三个振动清车器的固定螺杆上，使得螺杆在轴向上承受极大的载荷。振动清车装置套筒与螺杆生锈粘连时，所受载荷为可变载荷，火车车皮的重力作用于清车器，该载荷随着翻车机翻转逐渐增大，在翻转到90度时达到最大，继续翻卸，随着煤炭的减少，重力急剧减小。翻转的同时会启动清车器，清车器的激振力对螺杆产生一个周期性的可变载荷。

由于受到的载荷可变，我们选取其所受载荷最大时的应力分析，经过分析清车器固定螺杆在运转过程中，最大应力值达到486Mpa。该值已超过螺杆的屈服强度值。所以极易折断，这与现场螺杆断裂相吻合。

五、改造目的及方案

1.改造目的

对原设计振动清车器结构的改造需实现两个目的，一是改变清车器的固定方式，取消原来的悬臂结构，使用双吊耳形式使其受力更合理，二是更改清车器的安装形式，方便清车器的安装、维修和检查。

2.改造方案

（1）为了降低清车器因固定螺杆断裂造成的设备安全隐患并消除清车器固定螺栓频繁断裂的弊端，我们对清车器的固定方式进行了优化，彻底改变其悬臂结构，将其固定方式改为双吊耳悬挂结构。同时采用两个螺杆及弹簧使清车器在翻车作业时在弹簧力的作用下使其紧贴车皮，提供振打力。悬挂结构的转动方向与振打电机偏心块旋转方向一致，这样可以更好的提供激振力，振打效果更佳，清车效果更好。由于清车器振动电机运转时会产生较大的激振力，为了避免激振力对靠车板钢结构造成伤害，在铰点部位安装橡胶支撑环，形成缓冲区。

（2）为了方便安装以及后期维护保养，对清车器的安装空间也进行改造。在尽可能少的改变靠车板原来钢结构的前提下，对清车器的振打面板面积进行了缩减，将其他空间修改成可拆卸的维修门儿，方便日后检查保养。

六、项目收益

该项目收益主要体现在客户损失的减少方面。通过提高振动清车器的使用效率并优化其结构，改善了振动清车器的清车效果。根据15年冬季冻煤的统计，未开启清车器时，冻煤附着量达到2-5吨。开启未优化的清车器时，冻煤附着量达到1-3吨，并伴随着一定的设备安全隐患。清车器改造完毕之后，开启清车器时基本可保证冻煤附着量在1吨以内，大部分情况下几乎没有冻煤附着，只有极个别情况存在少量冻煤。从有冻煤到无冻煤，每节车皮可平均少损失3吨煤，整列车下来可减少损失300多吨，按照煤炭价格500计算，客户每列车可减少损失15万元。

七、项目意义及推广价值

港口作为服务型企业，提高服务质量是提高竞争力的必要条件。冬季冻煤清除工作是保障客户利益的重要部分。基于这种情况，冻煤清除装置的作用凸显的更加重要，客户对冻煤翻卸的关注力度也日益加大。作为服务型企业，为了减少客户损失，首先我们投入了振动清车装置来清除车皮内附着的冻煤。其次，加大了对振动清车装置的保养维护力度，确保振动清车装置在每列车都可正常运行。

清车器的结构优化和安装方式改造使冻煤清除的效果有了明显改善，由于清车器故障导致的作业效率降低以及剐蹭车皮的风险都有了明显改善。在提高了我港服务质量的同时，最大程度上保证了客户利益。

2 / 2