宋 伟
上海振华重工（集团）张家港港机有限公司 江苏张家港 215633
摘要：当前链斗式连续卸船机被广泛应用于码头装卸作业现场，在吸收借鉴国内外先进工艺方法进行零部件与设备结构优化设计的同时，仍无法避免在设备投入使用的过程中暴露出新的问题，因此需在设备投入使用后进行跟踪观察，完善改造方案与检修管理措施的编制，实现设备可靠性与作业效率的提升。本文以某电厂采购的链斗式连续卸船机作为研究对象，简要介绍该卸船机的结构组成、参数设计、关键构件与工作原理，结合设备投入使用后的实际运行情况，针对其回转给料器、挖掘部、落料回收装置暴露出的运行故障及其成因进行分析，并采取针对性改造方案与维修管理措施。在此基础上，结合实际案例进行故障排查与检修措施的编制，通过设备设计改造与后期维护管理，促使链斗式连续卸船机的运行可靠性与故障检修效率大幅提升，具备良好借鉴价值。
关键词：连续卸船机；链斗式；回转给料器；挖掘部；落料回收
引言：链斗式连续卸船机是一种大宗散货装卸设备，挖掘部支持连续不间断取料，卸船效率可保持在2000~3000t/h范围内，挖掘部可实现360°旋转、清仓效率高，具有显著节能优势与环保价值。但在设备运转过程中，诸如回转给料器、挖掘部链条及连接件、皮带机落料回收装置等部位常见磨损故障，对于整机结构改造方案设计及故障处理措施编制提出现实需求。
1整机结构与工作原理
1.1结构参数
以某链斗式连续卸船机为例，整机结构包含大车行走机构、BE挖掘部、L架部分、臂架皮带机、变幅机构、回转部分、中心漏斗、门座部分、输出皮带机、回转给料器等部分。在整机结构参数设计上，该设备的额定卸船能力为3800t/h，轨距为24m、基距为20m，回转半径为54m、回转角度为-110°~+110°，俯仰角度为-18°~+36°，回转锚定为±105°，BE挖掘部支持360°回转、伸缩行程为1000mm，起升高度控制在35m左右，臂架、输出皮带机带宽均为1600mm，设备起吊能力为30t[1]。
1.2关键组成部分
1.2.1回转给料器
回转给料器由2套驱动装置、回转盘、溢料回收装置、卸料板、导料槽等结构组成，主要用于将上部料斗卸至回转盘中的物料进行旋转，通过卸料板传送至导料槽内，使物料进入臂架皮带机。
1.2.2BE挖掘部
BE挖掘部由前后链轮、链条、大链条、小链斗等部件组成，依靠长短支架将小链斗安装在大链条上，在前后链轮的转动下随链条做循环运动，执行挖掘、取料操作，与BE链斗提升机构、回转机构配合将物料提升至上部漏斗中，并经由回转盘将物料输送至臂架皮带机上。
1.2.3皮带机
皮带机分为臂架皮带机、输出皮带机两种类型，其中臂架皮带机由皮带机、头部漏斗、落料回收装置、导料槽组成，用于将输送至导料槽内的物料依次传送至臂架头部漏斗和中心漏斗中；输出皮带机另设有小车移动装置，用于承接中心漏斗落下的物料，并将物料传送至码头皮带处。
1.3工作原理
链斗式连续卸船机主要依靠取料装置挖取船舱内部的物料，利用斗式提升机进行物料的连续提升，通过链斗翻转将物料卸至回转给料盘上，回转给料盘旋转给料至臂架皮带机处，将物料经由输出皮带机输送至码头皮带机上，完成整体卸料操作流程[2]。该设备的取料模式可分为两种类型：其一是正常取料模式，挖掘部链条保持张紧状态，需以取料面为基准控制好取料深度，将BE回转速度控制在5~10m/min范围内；其二是清仓取料模式，挖掘部链条处于松弛状态，主要用于挖取船舱内部剩余的少量物料，在此过程中需控制好小链斗的移动轨迹，避免与舱底产生硬性撞击使得设备受损[3]。
2链斗式连续卸船机综合设计改造与故障处理
2.1综合设计改造方案
2.1.1回转给料器
在链斗式连续卸船机执行物料装卸过程中常发生回转给料器堵料问题，造成该故障的原因可能体现在以下五个方面：其一是在物料运输过程中回转盘始终做圆周运动，物料受离心力的影响被从缝隙中挤压出来，由于溢料回收槽直径较为狭窄，导致溢出的物料在堆积、挤压作用下产生堵料现象，甚至致使驱动装置被憋停；其二是挡料壁外侧壁衬板出现严重磨损问题，增加旋转、非旋转部分间的间隙，使得短时间内溢料量显著增大，引发堵料问题；其三是因溢料回收槽规格较小，溢出的物料在持续堆积、挤压后密实度显著增大，引发给料盘驱动电机的过流跳闸现象；其四是清扫器刮板出现严重磨损，削弱物料回收效果，引发堵料问题；其五是下料口处设计不合理，出现堵死现象，因此造成回收装置堵料问题。
为解决回转给料器驱动装置的堵料问题，设计人员拟针对驱动装置的安装方式进行调整，将原装置拆除后，将支撑结构进行调整，实行底座的加固处理，并实行线缆的合理布置。选取GXFH385-20-00型直交轴减速箱作为驱动装置，采用卧式地脚安装模式，依靠三相异步电机和联轴节驱动，并采用阶梯式输出轴和双唇骨架油封做好箱体的密封处理、防止粉尘进入。同时,对现有电气部分进行针对性改造方案的编制，例如在处理驱动装置频繁过载的问题时，选用额定功率为45kW的ABB三相异步电机取代原37kW电机，避免因重载作用使得回转给料器被频繁压停；针对原驱动方式进行改进，考虑到在给料盘重载启动情况下测得电机的电流大于400A，将对减速箱、驱动齿、变压器造成较大冲击，因此在改造方案设计上采用软启动模式，针对给料器增加反转功能，配合软启动器旁路功能，保证在设备故障、硬件受损的情况下实现正常生产。
2.1.2 BE挖掘部
考虑到在小链斗取料提升过程中，在BE回转、筒体振动等条件下将使斗体附着的物料与溢出的物料沿筒体下落，对于液压油管产生冲击，引发液压油管磨损问题，增加设备故障几率。同时，部分物料在下落后积聚在后链轮内侧缝隙处，严重影响到部件运行工况，导致矿粉在研磨作用下进入轴承内，致使轴承寿命缩短。
为解决上述问题，需针对BE挖掘部尾端增设双层挡料板，在现场进行设备结构尺寸的测量，最终确定两块挡料板的规格分别为2100×1100mm和1000×1000mm，选取8mm厚热轧钢板作为板材，利用70mm热轧角钢进行板材支撑，并采用M16螺栓进行结构连接处理，以此有效延缓液压油管的磨损速度，改善设备后链路转动的工况环境，延长液压油管及轴承的使用寿命，实现高效生产与节能目标的兼顾。
2.1.3落料回收装置
该项目中选取的皮带机包含臂架皮带机、输出皮带机两种类型，在皮带机回程部位分别设有落料回收装置，借助板式链条带动刮板运动，利用刮板将回程落料运回料斗，借此有效提升清料效率。然而由于板式链条采用双边链形式设计，两链体间距接近1750mm，倘若瞬间落料量增大易引发刮板、链条的弯曲、断裂问题，加之在设备维修环节链条的内、外链节的连接销轴采用铆接形式设计，易在更换环节产生脱落、开节问题，严重影响到维修效率与质量，增加维修成本。
为解决上述问题，可采用圆环链式落料回收装置的设计方案，将皮带回程的接料板作为物料的承受件，以挂板链作为牵引构件，在电机驱动作用下带动链轮旋转，使刮板链进入循环运行状态下，带动物料沿料槽输送至皮带机头部料斗部位，执行物料卸载操作，完成回程落料的回收处理。综合考虑矿石密度、单小时回程、落料总质量、3倍安全系数与极端恶劣工况条件等参数，计算得出回收刮板的高度为0.033m，落料回收装置的运行总阻力为1.47kN，刮板输送机链轮的总牵引力为2kN，电机功率为0.196kW，刮板链的抗拉强度为52.85、大于安全系数标准值4.2，说明刮板链强度能够有效符合设计要求，具备良好适用价值。将圆环链落料回收装置投入实际运行过程中，经由调试后未发生链条脱落问题，仅偶尔出现螺栓松动现象，且改造后在维修管理环节仅需将磨损的链条进行逐段更换、实行现场组装，有效缩短维修时长、节约人力成本，预计可节省维修费用7200元。
2.2故障分析与处理措施
2.2.1项目概况
以某电厂卸船机故障排查项目为例，该电厂采用链斗式连续卸船机执行卸船操作，依靠液压驱动马达支持各机构运转，液压系统具有较高的集成度，为设备故障排查与处理带来较大难度。该设备在一次卸船作业过程中报出“135”的故障代码，显示液压站的液压驱动马达驱动电机发生跳闸故障。维修人员在接收到故障报警信息后，立即启动应急驱动系统，将取料机构转移至标准检修环境下开展故障排查与应急处理工作。在现场检查中发现俯仰液压泵的前置泵出口压力值为1.0MPa、小于安全值1.5MPa，且大回转液压泵前置泵出口处的压力值仅为1.5MPa、小于安全值1.6MPa。通过针对各类仪表、液压油管进行逐一排查后，发现电气仪表显示正常，由此判断为机械系统发生故障。
2.2.2故障排查与处理
为准确判断故障发生位置，维修人员将两个前置泵出口部位的联通管拆下，选用堵头做好两头油路的封堵处理，在试机后发现两前置泵的出口压力分别为2.2MPa和0.8MPa，对应的设定值分别为1.6MPa和1.5MPa，从中可观察到俯仰液压泵前置泵出口处的压力值小于设定值，说明故障原因为此处提供压力过低。
在此基础上进行油路系统的分段排查作业，致力于精准定位装置内部的泄压点，完成故障溯源。通过参考该液压站的设计图纸可以发现，其泵体的出口油路主要分为两路，一路从泵体中进入、从溢流阀与控制阀块处流出，另一路从工作油路进入、用于向俯仰驱动油路中注油。结合油管路系统设计图，选取手动阀门作为故障排查点，将阀门关闭后试机，观察到泵体出口处的油压从0.8MPa提高至1.2MPa，但仍未达到设定值，由此推断出故障点可能位于手动阀门的前端。考虑到该设备的取料机构主要经由应急回路摆至安全区域，因此可排除故障点为应急系统的可能，重新进行故障排查方案的设计。随后排查前置泵压力的具体泄压位置，完成堵头封堵的制作，将独步补油泵与前置泵的油路之间进行阻断，再次试机后发现油压仍保持在正常范围内，由此说明油压从补油泵中泄走，进而推断出故障原因为二者间的联轴器受磨损断开。接下来将液压油箱的油全部放出，将补油泵的紧固件拆下，可观察到补油泵与联轴器间的定位销出现松脱现象，使得联轴器滑脱，由此影响到驱动马达的正常驱动作用，致使前置泵出口油压呈反向泄走。
2.2.3防范措施编制
结合故障排查结果进行防范与维修措施的编制，一方面重新进行联轴器的安装，将定位销锁紧，借助錾子进行紧固孔部位的处理，保证定位销实现完全锁死；另一方面结合补油泵的安装方向，完成轴套的设计与加工，将轴套安装在补油泵与联轴器之间，充当支撑结构，以此保证在定位销松脱的情况下仍可实现联轴器的支撑固定效果，防范系统故障的再次发生，提高设备维修环节的管控效率[4]。
结论：总体来看，本文以某型号链斗式连续卸船机作为研究主体，针对设备结构组成、现场运行实际工况及卸船工艺流程进行简要介绍，结合设备投入使用过程中暴露出的回转给料器装置频繁受损、挖掘部构件磨损问题、落料回收装置板式链易断裂等故障隐患，分别采取回传给料器结构设计改造、挖掘部尾端焊接耐磨板、改用圆环链式落料回收装置等设计改造方案，最终实现对链斗式连续卸船机整机及其关键组成部分的改造升级，有效降低设备运行阶段的故障率，并且为设备保养与维修处理提供便捷条件，能够为物料装卸设备的改造升级与运维管理工作提供借鉴意义。
参考文献：
[1]宋辉辉.卸船机料斗门液压控制系统改造[J].港口科技,2020,(07):41-44.
[2]汤海进.链斗式连续卸船机密封技术优化探讨[J].中国设备工程,2020,(07):198-199.
[3]蒋纯,黄剑.1500t/h两面可卸式链斗式连续卸船机创新点分析[J].起重运输机械,2020,(08):50-53.
[4]蒋永强.起重机械的安装改造与维修的问题及处理措施探究[J].中国设备工程,2020,(12):60-61.