[科普中國]-堆料機

在國內(nèi)外碼頭中，物料的存儲、中轉(zhuǎn)一般采用露天堆場的形式，堆料機是重要的堆場作業(yè)設(shè)備。它的主要功能是將卸車機卸下的貨物堆存到堆場上，方便取料機進行取料作業(yè)1。堆料機適用于大、中型火力發(fā)電廠、水泥廠、港口、礦山、冶金及大型水利工地的儲料場，是取運散裝物料高效、可連續(xù)作業(yè)的設(shè)備。

簡介圓形料場是一種新型儲料系統(tǒng)，是實現(xiàn)礦物原料預(yù)均化的堆料場，廣泛應(yīng)用于冶金、電力、煤炭、化工、建材、運輸?shù)裙I(yè)部門2。堆料機屬于圓形料場的一個重要組成部分，它的作用是連續(xù)地按照一定的方式進行堆料，實現(xiàn)多層傾斜復(fù)合形料堆，方便取料機進行取料。堆料機的種類很多，有高架型橋式皮帶堆料機、耙式堆料機、頂部堆料的天橋皮帶堆料機、回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機等3。

堆料機分類高架型橋式皮帶堆料機如圖1所示，高架型橋式皮帶堆料機是將堆料皮帶機裝設(shè)在一個可以移動的橋架上，而這個橋架是橫跨料堆的。在它的堆料皮帶機上設(shè)有S型的卸料小車，與橋架的運動方向相反，使堆料機能在料堆的任何一點進行堆料。此類堆料機適用于梯形橫截面的料堆，也可以進行波浪形或水平層狀的料堆。

耙式堆料機如圖2所示，耙式堆料機又名鏈式耙，是一種既能堆料又能取料的設(shè)備，主要用于側(cè)面堆料。有些鏈耙還能進行反轉(zhuǎn)，即堆料時的回轉(zhuǎn)方向與取料時相反，物料通過耙桿中的開孔送往下股鏈。耙式堆料機通過鏈式刮板中安裝的堆料皮帶和刮板聯(lián)合作業(yè)，大大的提高了堆料能力。

頂部堆料的天橋皮帶堆料機如圖3所示，頂部堆料的天橋皮帶堆料機用于預(yù)均化堆廠設(shè)在廠房內(nèi)的情況，通過廠房的屋頂將堆場進料主皮帶機接到屋架上，與屋架上的天橋皮帶機相連接。該堆料機所采用的設(shè)備較簡單，只要在天橋皮帶機上裝一臺S型皮帶卸料車，就可以直接從天橋皮帶上進行堆料。但是它只能作人字形或圓錐形料，如要采用波浪形堆料，就會使堆料設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。它的另一個缺點是物料落差較大。因此，這種設(shè)備在水泥廠中較少采用。

回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機如圖4所示，回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機是預(yù)均化堆場中采用最廣泛的側(cè)面堆料的堆料機。它主要由兩部分組成：一是連接在堆場進料主皮帶機上的S型皮帶卸料小車，其作用就是通過進料皮帶的S形轉(zhuǎn)折，將物料送到堆料皮帶機上；二是由此橫向伸到料堆上方的懸臂堆料皮帶機。懸臂堆料皮帶機可以是固定的，也可以是繞著中心軸轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)式懸臂皮帶堆料機，其回轉(zhuǎn)運動是通過電動機帶動，能進行360回轉(zhuǎn)。

堆料機控制系統(tǒng)的發(fā)展在我國，堆料機的控制系統(tǒng)基本上經(jīng)歷了三個階段：就地手動控制、半自動控制、自動控制三種4。

1單機手動控制階段20世紀六七十年代的堆料機控制系統(tǒng)是由分離的繼電器、接觸器和多芯傳統(tǒng)電纜等組成，機構(gòu)的位置檢測控制開關(guān)也處于發(fā)展的初期階段，所采用的僅僅是具有簡單功能的機械開關(guān)，其檢測精度和防護等級等極低。操作人員在堆料機司機室室內(nèi)，對單臺設(shè)備進行現(xiàn)場獨立操作，不能實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜的聯(lián)鎖功能。

堆料機和地面控制中心之間的通信功能由繼電器的接點通過多芯傳統(tǒng)電纜的連接而實現(xiàn)；系統(tǒng)對設(shè)備的監(jiān)視功能由傳統(tǒng)的模擬儀表盤來實現(xiàn)。這樣，傳輸系統(tǒng)主控室內(nèi)的工作人員不了解現(xiàn)場設(shè)備的工作情況和設(shè)備的運行參數(shù)，控制室內(nèi)也沒有設(shè)備的報警信號及相關(guān)數(shù)據(jù)，信息的傳遞也是采用人工方式。

在實際工業(yè)生產(chǎn)中，這樣的系統(tǒng)不僅線路復(fù)雜，體積龐大，自動化程度低，可操作性和穩(wěn)定性都比較差，而且全部為手動操作。

2 半自動控制階段20世紀70年代后期，堆料機采用可編程控制（PLC）主從站技術(shù)與終端顯示器的應(yīng)用，大幅度減少了中間繼電器及控制使用的電纜，機器的運行狀態(tài)監(jiān)測也得到了提高。在PLC控制系統(tǒng)中，用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。

但是，PLC畢竟是一種只能對生產(chǎn)工藝流程進行簡單控制的電子設(shè)備，與其他設(shè)備只能進行簡單的數(shù)據(jù)交換，難以實現(xiàn)復(fù)雜的智能控制和大型管理，缺乏良好人機交互。現(xiàn)存的堆料機控制系統(tǒng)為了安全和方便起見，大部分還是采用了手動控制和PLC半自動控制相結(jié)合的方式。

3 自動控制階段為了適應(yīng)大型礦料、煤料、港口等高度自動化生產(chǎn)的要求，提高工作效率，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。自動控制指的是自動化、智能化，通信和管理技術(shù)現(xiàn)代化。

自動控制是指堆料機實現(xiàn)無人控制，通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視堆料機工作的狀態(tài)。例如：堆料機堆礦粉的工藝操作控制，都應(yīng)在特定的系統(tǒng)操控下實現(xiàn)自動控制。操作人員坐在控制室，可以通過電腦顯示屏的畫面切換，了解堆料機的各種參數(shù)、大車的位置、輔助系統(tǒng)等各部件、各系統(tǒng)的運行情況；設(shè)定堆料機的運行參數(shù)，并通過自動系統(tǒng)實時了解堆料機的運行狀況和故障原因，并且能夠自動記錄故障的信息等。

堆料機堆料工藝及特點堆料機堆放散裝物料有多種方法，如回轉(zhuǎn)連續(xù)堆料法、回轉(zhuǎn)步進堆料法、人字形大車連續(xù)堆料法、大車步進堆料法、大車橫行堆料法。此外，圓形料場有其專用的圓形堆料機堆料工藝。

回轉(zhuǎn)連續(xù)堆料法堆料時，懸臂回轉(zhuǎn)連續(xù)運行，從左側(cè)運行到右側(cè)，然后大車向后步進一段距離，懸臂回轉(zhuǎn)再從右側(cè)運行到左側(cè)，如此反復(fù)，直至物料堆完或達到堆場后側(cè)邊界。

回轉(zhuǎn)步進堆料法（或稱定點堆料）與回轉(zhuǎn)連續(xù)堆料法類似，大車的運行相同，都是在懸臂回轉(zhuǎn)最內(nèi)側(cè)或最外側(cè)時大車向后步進一步，區(qū)別在于回轉(zhuǎn)的運行不是連續(xù)的，而是等料堆堆到一定高度時，回轉(zhuǎn)每次步進一個角度，直至臂架回轉(zhuǎn)到達堆料內(nèi)側(cè)或外側(cè)邊界，大車再向后一步。如需要混勻效果時也可分層回轉(zhuǎn)步進堆料（或稱魚鱗堆料）。

人字形大車連續(xù)堆料法，指堆料時大車先向前或向后連續(xù)運行，在料堆前后邊界時大車再反方向連續(xù)運行，或回轉(zhuǎn)步進一個角度后大車再反向連續(xù)運行，直至物料堆完或區(qū)域內(nèi)物料達到預(yù)定堆料高度。這種堆料方式料堆截面形狀為人字形，一般用于混礦工序。大車步進堆料法與大車連續(xù)堆料法類似，也是在大車前后邊界處回轉(zhuǎn)步進一個角度，大車再反向步進運行。與大車連續(xù)堆料法的區(qū)別在于大車運行時不連續(xù)，而是等料堆達到一定高度后，大車步進一定的距離，直至達到大車前后邊界再回轉(zhuǎn)（或大車回轉(zhuǎn)聯(lián)動）步進一步。

大車橫行堆料法，首先將臂架回轉(zhuǎn)到外側(cè)做好第一個料堆，然后回轉(zhuǎn)與大車連續(xù)聯(lián)動運行，保持落料點沿著垂直于大車軌道的方向向內(nèi)側(cè)步進（或連續(xù)）移動，直至達到內(nèi)側(cè)邊界，這時大車向后移動一個步進距離，然后回轉(zhuǎn)與大車再聯(lián)動運行，保持落料點沿著垂直于大車軌道的方向由內(nèi)側(cè)向外側(cè)步進（或連續(xù)）移動，直至達到外側(cè)邊界。如此反復(fù)進行，直至物料堆完或達到大車后側(cè)邊界。

連續(xù)堆料法堆料更均勻，特別適于混料的情況，但是機構(gòu)持續(xù)運行，比步進堆料法能耗高。而回轉(zhuǎn)堆料法比大車堆料法節(jié)能，因為回轉(zhuǎn)機構(gòu)電機功率比大車機構(gòu)的小得多。回轉(zhuǎn)堆料法堆出的物料為弧形，特別適合回轉(zhuǎn)式斗輪（堆）取料機取料，取料時在每堆物料起點和終點處效率也不降低。

綜合比較，回轉(zhuǎn)步進堆料法在節(jié)能、場地空間利用以及取料效率等方面均最優(yōu)5。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王寧 - 副教授 - 西南大學(xué)