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摘 要： 介绍了燃煤火力发电厂输煤系统桥式抓斗卸船机存在的常见缺陷，即振动给料器出力不足、料斗门不易调节、料斗衬板易磨损、大车行走防风能力不足， 并对其存在的故障与缺陷进行了分析，同时提出了具体的改进对策，以提高桥式抓斗卸船机的安全可靠性和工作效率。 1 燃煤火电厂桥式抓斗卸船机简介 桥式抓斗卸船机是种港口起重运输机械，它被广泛运用于港口码头及燃煤火力发电厂，用来卸装如煤等散料货物。
给料系统是卸船机的接料设备，是发电厂输煤系统的来煤源头，它包括振动给料器、给料皮带、料斗门、转换皮带、料斗及格栅等，如图 1 所示。其工作流程为：抓斗从船舱抓取物料；起升机构将抓斗提升到一定高度，小车从船舱向料斗方向移动；抓斗位于料斗的正上方打开；物料落入料斗内，并从料斗出口落到振动给料器内；振动给料器通过振动将物料连续均匀地送到给料皮带机内。 2燃煤火电厂桥式抓斗卸船机常见缺陷分析 以华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂的桥式抓斗卸船机为例，两台卸船机自 1995 年投产至今，曾经先后出现过以下几方面突出的问题，严重影响卸船机的安全稳定运行 [1] 。 2．1 振动给料器出力严重偏低 振动给料器的出力调整有三种方式。 1 、调整激振箱的激振力。 2 、调整给料槽的给料倾角。 3 、调整料斗门的开度。 嵩屿电厂卸船机原设计卸船出力为 1400t/h ，可在实际作业过程中只有达到 900t/h 以下，严重影响卸船机的卸船效率。经过各种出力调整方式的试验对比进行排查分析，发现造成出力偏低的原因集中表现在振动给料器的原设计选型结构型式上。原结构型式采用 双质体共振式惯性振动 方式，它把 激振器 与给料槽通过激振弹簧连接， 激振力经共振弹簧以一定的倍数放大后作用于工作质体（ 给料 槽） ，需要 在近共振状态下工作， 特点是所需激振力较小 。 由于共振弹簧使用一段时间后会出现疲劳断裂甚至失效，而且多组弹簧的固有频率存在个体差异，这样就造成传递放大的激振力容易出现较大的偏差，导致效率下降引起卸船机的出力降低。所以，要提高卸煤出力，改变振动给料器的结构型式成了必不可少的措施。 2. 2 振动给料器激振箱故障率极高
图 2 为原激振箱结构图，由图可见，原激振箱呈单腔布置，即把齿轮传动机构与偏心块置于同一腔体内。当电机带动激振箱内的偏心块运转时，偏心块把激振箱内的齿轮油以较高的速度周期性地甩向激振箱体，导致箱体的齿轮油温升很快，夏天长时间运转后油温可达 100 ℃。因此，直接导致激振箱出现的故障率极高，主要表现在以下几个方面： 1 、经常性产生齿轮轮齿磨损及疲劳性碎裂； 2 、激振箱轴、轴承经常性损坏，箱体裂缝； 3 、由于激振箱润滑油温高，使润滑油极易乳化变质。 解体检修激振箱难度高，耗时长，需要较多的人力物力，更重要的是严重影响卸船机的卸船效率。所以，改进激振箱的型式非常必要。 2． 3 料斗门卡涩严重 图 4 为原料斗门示意图，这种结构的料斗调节门存在很大的弊端：齿条无法做到完全密封，洒落在齿条上的积煤长时间堆积引起结垢；料斗门板的导轨设在与煤接触的工作面，很容易被煤冲击磨损并堵塞卡涩；整个机构笨重，占据空间大，检修维护不方便，而且过程不安全；驱动采用手动调节，费力费时。因此，这种结构的料斗门阻力距相当大，调整起来非常吃力，需要用 3 吨手拉葫芦在手动转盘 1 上硬拽才能调整，严重时需要解体清理积煤后才能调节，这对卸船机的卸船效率造成很大的影响。
2． 4 料斗衬板容易磨损脱落 料斗衬板是在料斗本体母板的受冲击工作面贴上一层可更换耐磨衬板，以达到保护母板的目的。嵩屿电厂桥式抓斗卸船机原料斗衬板使用 8mm 厚的 16Mn 钢通过 M12 的沉头螺栓固定在母板上。卸船机抓斗与衬板受料面的高度一般在 5~10m 范围内，这样，从抓斗释放下来的煤流冲刷在衬板上时，衬板受到很大的冲击，导致衬板容易磨损和衬板螺栓容易松动而脱落，从而撕裂皮带，因此，衬板需要及时更换。实际使用过程中发现，使用普通 16Mn 衬板很容易磨损，统计数据表明，在卸船机卸煤量在 160 万吨 / 台 . 年时， 16Mn 衬板的使用寿命只有 2 年，每次更换衬板需要 10 天时间，这对卸船设备的安全的卸煤效率显然不利。 2．5钢丝绳主缠绕系统润滑不科学 图 6 为卸船机钢丝绳主缠绕系统。润滑油是钢丝绳的重要组成部分，这一点经常被低估。钢丝绳如果没有足够的润滑油，或者用了错误的润滑油，将不可避免地导致过早疲劳损伤和钢丝绳的内部腐蚀。由于设计上的不足，公司卸船机钢丝绳的润滑方式单纯使用固体油脂涂抹的方法，这样导致钢丝绳的润滑严重不足，影响了钢丝绳的使用寿命。
2.6 卸船机工作状态防风装置存在问题分析
嵩屿电厂卸船机原防风系统采用防爬器（图 7 ），从使用效果来看 , 存在着明显的抗风能力不足的缺点。 2.6．1受卸船机大车行走轨道的制约过大 由于 防爬器防风时是落在轨道面上，对轨道的高低差、直线度、接缝的平滑度、与驱动机构制动器配合提出了极为苛刻的要求，特别是受到 轨道波浪度的影响，有时会发生压力轮压不上铁鞋的情况， 直接 影响使用效果。 而且，防爬器的摩擦片落在轨面上，产生被动的摩擦阻力，并且摩擦面极易磨损，一方面摩擦片与轨面的摩擦阻力小，另一方面伤害轨道。 2.6．2防风效果欠佳 经过计算，嵩屿电厂卸船机原防风系统整机可抵抗风速为 =20.96 m / s ，对照蒲福风力等级表 [4] ，其抗风能力在 20.8~24.4 m / s 范围内，由蒲福风力等级规定可知相当于 9 级风，其抗风能力严重不足 [3] 。 2.6．3故障率高 卸船机大车在行走过程中，当风力稍微变大，制动器制动效果出现偏差导致与防爬器的配合失步，铁鞋上的 挠性挂件 被风吹动产生晃动漂移，出现了无需防爬器下落防风 抗滑 却卡住压力轮的现象（即相对惰走），起到了反作用效果，影响卸船机的安全运行。这样就需要频繁性地调节驱动机构制动器的制动力，以消除其漂移产生的惰走卡轮现象；另外，由于拉升弹簧频繁动作，很容易产生弹簧老化失效甚至断裂，需要经常更换弹簧及悬挂钢丝绳。 3桥式抓斗卸船机综合改造措施 针对卸船机给料系统存在的系列缺陷，以下对症下药对其进行了综合改造探讨。 3.1振动给料器由双质点改为单质点 与双质点振动给料器相比，单质点振动给料器 主要特点是 激振箱不经过激振弹簧而是直接通过螺栓与给料槽体相连接，可以在远超共振状态下工作，因而振幅稳定，运行可靠，对各种物料适应性较强。这种振动给料器 结构 紧凑、 简单 ， 维护方便，运行参数稳定，噪声低，传递给基础的动载荷小 ，给料槽基座不易疲劳断裂，故障率低，并且使用了 IRU1-G15kW 型先进振动电机，通过变频器的调频功能，实现卸船机给煤量的大范围调整。自从改造以后，卸船机的出力由 900t/h 以下上升至 1300t/h 左右，大大提高了卸船效率，基本达到了卸船机的设计出力能力。 3．2 振动给料器激振箱由单腔改为三腔 针对图 2 所示单腔式激振箱的缺点，把原来激振箱改为如图 3 所示的三腔式结构。这种激振箱的结构特点是把齿轮传动组与激振偏心块相互隔离，在三个腔中，两组齿轮传动组“各居一室”，而偏心块“独居其室”，容纳齿轮组的两个腔装有齿轮油，以满足齿轮运转时润滑所需，容纳偏心块的那个腔不再装润滑油，这样偏心块只与空气接触而不与润滑油接触，当激振箱工作时，偏心块不再甩油引起油温过高，改造后，夏季长时间运转后最高油温未超过 60 ℃，更重要的是没有出现 2.2 所提及的问题，只需例行检查维护即可，大大降低了激振箱的故障率，提高了设备的安全可靠性。 3．3 料斗门改造 3．3.1改造后料斗门工作过程分析 改造后的液压推杆式料斗调节门（图 5 ），它主要由液压控制系统和料斗门本体组成 [2] 。工作过程如下：需要增大料斗门开度的启门调节时，启动液压油泵电机，油泵转动，在启门压力调整溢流阀的作用下，一定压力的液 压油一条支路经过单向阀、节流阀、液控单向阀，分流后进入液压油缸的下腔，形成启门主进油路；另一条支路到达启门回油路的液控单向阀，液控单向阀被液压油打开，液压油缸上腔的油液经过被打开的启门回油路液控单向阀，再经过用来调整启门速度的节流阀，形成了启门回油路，这样，带滚轮的料斗门被固定在它上面的液压推杆因收缩而抬高，实现料斗门的启门调节。需要减少料斗门开度的闭门调节时，启动液压油泵电机，油泵转动，在闭门压力调整溢流阀的作用下，一定压力的液压油一条支路经过单向阀，再分成两路，一路直接进入液压油缸的上腔，形成闭门主进油路，另一路进入分别与两个液压油缸下腔相连的液控单向阀，并打开那两个液控单向阀；另一条支路到达闭门回油路的液控单向阀，液控单向阀被液压油打开，液压油缸下腔的油液经过被打开的与油缸下腔相连的液控单向阀，流经节流阀后汇流至被打开的闭门回油路液控单向阀，再经过用来调整闭门速度的节流阀，形成了闭门回油路，这样，带滚轮的料斗门被固定在它上面的液压推杆因拉伸而降低，实现料斗门的闭门调节。 3．3.2改造后料斗门优点 改造后的料斗门由原来的手动调整改为电动液压系统驱动，调整起来既方便快捷又省力；料斗门的导轨设计为带滚轮型式，并且处在不与煤接触的非工作面上，由滑动摩擦改为滚动摩擦，很好地解决原料斗门的严重卡涩问题；改进后整套机构结构紧凑，占据空间小，检查维护方便，使用寿命长。 3．4 料斗衬板改为陶瓷衬板 相对于其它衬板，陶瓷衬板具有更好的耐磨性和抗冲击性，借鉴国内同类电厂的成功经验，嵩屿电厂两台卸船机的料斗衬板全面改造成陶瓷衬板。陶瓷衬板选用三合一结构 ( 陶瓷 + 橡胶 + 钢板 ) 的耐磨平面型陶瓷衬板（图 8 ），根据卸船机料斗的现场实际量取衬板的具体尺寸，然后加工定制，一次硫化成型。
三合一陶瓷衬板具有以下优点：耐磨性能好，耐磨性相当于锰钢的 30 倍，高铬铸铁的 20 倍；重量轻，平均密度约 4.1g/cm 3 ，比其他产品总量要轻一半；陶瓷衬板中的橡胶层，除缓冲作用外还可大大降低输煤过程中产生的噪音；与料斗母板通过不锈钢沉头螺栓连接，更换方便，而且，螺栓沉头处于陶瓷片与橡胶层之间，为非工作面，不受冲击磨损，使用寿命长，螺栓紧固在料斗母板上，使用乐泰螺纹胶填缝，耐冲击，不易松动。 3．5 卸船机主缠绕系统钢丝绳润滑改造 针对卸船机钢丝绳润滑的不科学、不合理性，对卸船机主缠绕系统钢丝绳的润滑进行了改造：在各钢丝绳的工作滑轮上方增设电动稀油润滑装置，除了更换之初先用稀油（钢索油）润滑再用油脂（ #3 锂基脂）涂抹外，在钢丝绳使用过程中，根据钢丝绳的润滑情况阶段性地用稀油强制润滑，起到了很好地延长钢丝绳使用寿命的效果，通过改造，卸船机钢丝绳的使用寿命延长了三分之一。 3.6 卸船机工作状态防风系统的改造 3.6.1. 防风系统的选型
除了防爬器外，图 9 所示是卸船机常用工作状态主要防风装置，经过对国内各发电厂同行的调研，通过细致的比较分析，最后把夹轨器选型为 YJA800 型。 3.6.2.YJA800型夹轨器的优点及工作原理 3.6.2.1.YJA800型夹轨器的优点 YJA800 型夹轨器是利用 夹钳自动夹住轨道 侧面 ， 产生主动的摩擦阻力，夹钳摩擦块齿与轨道侧面的摩擦阻力大（μ一般取 0.2 ，根据试验研究，摩擦齿块未磨损和夹持状态良好的情况下，μ可达 0.5 ～ 0.8 ） [5] ， 达到 良好的 防风制动效果，并同时产生防侧翻效果 ，同时它也是卸船机在非工作状态下很好的辅助防风装置设施。 夹轨器以浮动形式与 卸船 机相连，便于轨道对中，可满足 卸船 机跑偏要求。 系统带有手动泵，可在断电或发生故障的情况下应急使用。 3.6.2.2.YJA800型夹轨器工作原理分析 图 10 是夹轨器的液压系统图。夹轨器的夹紧是通过 弹簧压力 自动实现的 ，而松开夹钳靠液压缸 来实现 ，由液压泵站提供压力油，通过控制电磁 换向 阀使油缸工作。油泵与 卸船机控制回路 连锁。当 卸船机 行走前先打开夹轨器，在夹钳口完全张开后，油泵电机被限位开关拉断（电磁阀仍通电状态），同时， 卸船 机行走电机联锁电路接通， 大车 开始行走。油泵电机断电后，液压系统因单向阀和电磁阀的保压作用，使夹钳总处在张开位置。但由于液压系统存在内泄漏， 液压系统的压力会逐渐下降，这时，蓄能器将给系统补偿压力损失，维持液压系统较长时间的压力稳定。当蓄能器不足以维持液压系统压力稳定时，系统压力下降到压力继电器设定的最低压力时，油泵电机工作，液压系统重新建立起稳定的压力；另外，当 夹钳张开后，经过一段时间， 由于液压系统的内泄漏导致压力降低，夹钳的 张开度会减少，减少到一定程度，限位开关 动作 ，会切断时间继电器并接通油泵电机，重新向油缸补油，使夹钳又恢复到完全张开位置。此时限位开关又会切断油泵电机和接通时间继电器。因时间继电器的延时作用，使大车行走联锁继电器始终通电，故不会影响大车正常行走 。 3.6.3 YJA800型夹轨器防风能力验证 经过改造后的夹轨器整机可抵抗风速为29.03 m / s， 其抗风能力在28.5~32.6 m / s范围内，由蒲福风力等级规定可知相当于11级风，其抗风能力显著提高。 相对于防爬器的被动防风，夹轨器采用了主动夹紧防风的设计理念，其抗风能力强的显著优点在实际中得到了很好的验证。由于整个装置的动力源来自液压系统，机械力臂杠杆机 构为刚性，消除了晃动漂移的负面影响，液压系统设计成熟，工作可靠，自改造安装投入运行至今半年多，故障率几乎为零，可以很好地应对突如其来阵风对卸船机安全运行的不利影响，起到了保人身保设备的效果。 4 结论 本文对厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂输煤系统桥式抓斗卸船机存在的缺点与故障翔实地进行了分析，通过理论与实践相结合，有针对性地提出了具体可行的综合改进措施，增强了桥式抓斗卸船机运行的安全可靠性，提高了卸船机的卸船出力与效率，对兄弟单位的同行具有一定的借鉴价值。 参考文献: [1] GBT 18224-2008. 桥式抓斗卸船机安全规程.中华人民共和国国家标准.2008.1-6. [2] 机械设计手册编委会编著.机械设计手 册.第4卷.北京：机械工业出版社，2004.23-33. [3] 关于新建、扩建、改建的沿海港口码头及其大型港口机械配置防风抗台装置的通知. 中华人民共和国交通部（交基发C1996）1041号）.1996.1-8. [4] 风力等级划分标准(蒲福风级表).国际气象组织. [5] GB3811—83.起重设计规范.1983.2-11. |
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