翻车机自动化运行限制条件及解决方案

张兰庆 柯波 杨柏依 夏阳

[摘    要]针对莱芜电厂火车来煤翻卸过程中由机械、电气联锁与液压系统故障引起的设备对位精度不足、设备禁运停运与设备掉落碰撞等问题，制定了一系列硬件与软件设备的改造方案，并提出利用MapleSim软件完成对液压系统故障的诊断。同时，针对人工摘钩脱钩导致的翻车效率低、人工劳动力浪费的现状，设计了自动摘钩装置，为实现翻车系统的自动化作业提供了技术基础。

[关键词]翻车机;系统改造;自动摘勾;全自动控制

[中图分类号]TD54 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–00–03

Limiting Conditions and Solutions for Automatic Operation of Car Dumper

Zhang Lan-qing， Ke Bo， Yang Bo-yi， Xia Yang

[Abstract]Aiming at the problems of insufficient equipment alignment accuracy， equipment embargo shutdown and equipment drop collision caused by mechanical， electrical interlocking and hydraulic system faults in the process of train coal unloading in Laiwu power plant， a series of transformation schemes of hardware and software equipment are formulated， and the use of MapleSim software to complete the fault diagnosis of hydraulic system is proposed. At the same time， in view of the current situation of low overturning efficiency and waste of manual labor caused by manual uncoupling and uncoupling， an automatic uncoupling device is designed， which provides a technical basis for the automatic operation of the overturning system.

[Keywords]car dumper; system transformation; automatic pick-up; fully automatic control

翻車机系统是燃煤电厂用于翻卸由铁路敞车运输来的燃煤散料的大型卸车系统，该系统主要通过翻车机与调车系统中的重车拨车机、空车推车机以及迁车台等设备的机械或电气联锁完成火车来煤的卸料。其系统中各独立设备可根据作业运行要求完成独立作业，也可根据生产工艺要求进行联锁作业，例如：翻车机本体可独立进行准确的车辆定位、压车、靠车、回转、喷雾以及起振等操作，同时翻车机还可以与重车拨车机实现联锁，以保证翻车机在完成重车就位—拨车机离开翻车机回转范围—大臂抬起等操作后运行，其系统工艺繁杂、故障点繁多。

现阶段，为保证翻车机系统在整个翻车卸料进程中有序化、安全化进行，其在翻车机控制室与调车系统中的各设备间设置有声光报警、启停信号、紧急停机按钮、事故信号以及预告信号装置。同时，被控机械设备的工况信号也可通过液晶显示器显示，来保证运行人员实时了解现场设备运行情况，并在设备出现故障时紧急作出反应;其中翻车机系统还设有自动控制、集中控制以及就地控制等多种工作方式，以保证拨车机等设备因光电开关损坏或无动作而造成设备无法运行时，运行人员可通过就地操作完成设备的启停。但翻车机系统的自动控制常因设备故障频发以及手动摘钩等操作的限制，使其无法实现翻车操作的全自动运行。

其中，翻车机系统设备故障主要由电路系统短路、电源断路、联锁条件限制、设备机械故障、液压系统元件损伤以及油污粉尘污染等原因导致翻车机对位不准、翻车机禁运停运、拨车机溜滑、压车梁不起以及液压系统压力不稳等现象发生。同时，装有燃煤的待翻卸重车由拨车机牵引至翻车机前需由人工进行重车间挂钩的摘除，该操作降低了翻车系统的工作效率，浪费了人员劳动力且翻车环境较差，威胁到了运行人员的身体健康。因此，笔者的工厂通过对厂内翻车机系统存在的问题及其原因进行了查找分析，并针对各问题提出了合适的改造措施与关键技术，为实现翻车过程的全自动运行奠定了技术基础。

1 系统问题分析

华能莱芜电厂翻车机为C型折返式单车翻车机，该系统具有完备的安全联锁保护装置，且在系统正常运行的过程中可实现系统内各设备的自动化运行，但该系统在运行中常因仪控或机务原因造成设备运转故障，而设备的无法运转或运转不到位不仅造成系统不能完全实现自动化运行，在集中或就地控制过程中也会因故障影响生产效率，究其故障类型及原因，主要有以下几点。

1.1 对位不准

1.1.1 迁车台对位不准

迁车台是折返式翻车机卸车线中的辅助设备之一，可将完成正常卸料的车辆由重车线移送至空车线，是保证翻车机系统自动运行的关键。迁车台对位缺陷处理较为困难，这也成了火车来煤翻卸自动化运行的瓶颈，其主要问题有以下几个方面。

（1）轨道变形。迁车台本体因重压引起基础沉降，导致轨道变形;轨道压板与钢轨道间垂直接触挤压，使固定轨道螺栓松动，引发轨道变形;由鱼尾板拼接而成的轨道，其拼接空隙大小不一，重车走行时易引起各轨道振动力不同，振动力较大的部分易造成固定螺栓松动，接口下方混凝土破碎钢轨下沉，进而导致拼接钢轨错开变形。当迁车台走行轨道变形后，会随之引起对位销液压推杆卡涩，进而造成迁车台对位不准。

（2）制动器故障。因制动摩擦片的磨损老化、油污污染、弹簧回弹力不足以及制动器制动间隙增大等，引起行走电机制动器刹车失灵以及制动效果变差。

（3）双向转矩与扭矩不同。因轨道受潮、结冰等导致轨面湿滑而引起行走轮打滑，左右驱动轮行走不均;或因迁车台走行时两侧转矩与扭矩不对等，造成走行过程的扭转，进而引发了迁车台对位不准。

（4）仪控故障。除上述机务原因，迁车台的对位不准还可能是因电磁阀烧损;对位及复位过程中感应块与接近开关的感应距离不准;运行过程的缓冲减速失效引起迁车台与防护墙之间发生撞击，进而导致行走变频器报过流故障等造成。

1.1.2 翻车机平台对位不准

翻车机接收由重车拨车机牵引来的装有燃煤的车皮，并通过翻卸将燃料倒入煤斗中，翻车机完成倾斜后需返回零位，但该操作常出现翻车机对位平台对不准的现象，而出现此现象的原因

如下。

（1）主令控制器动作不标准。因工作环境恶劣主令控制器易出现受潮积灰的问题，进而易导致半凸轮凸点的吸合断开存在误差。

（2）制动器故障。制动翻车机返回零位的涡流制动器因反复运动使螺栓松动、两侧闸瓦片磨损严重或磨损不均、液压推杆油量不足等造成制动器运行故障。

（3）涡流制动故障。涡流制动中，其输出转矩与激磁电流呈线性关系，当励磁不准时会导致输出转矩存在误差，进而影响翻车机精准对位;同时，制动器的接近开关损坏也会造成翻车机的平台对位不准。

（4）抱闸过松。电磁制动器与刹车片间隙过大，无法正常吸

合，导致刹车片磨损严重，进而引起抱闸过松，翻车机平台对位不准的情况下。

1.2 液压系统故障

液压系统主要是通过改变压强来增大作用力，其在翻车机运行中起到举足轻重的作用。其中，翻车机系统中的翻车机、重车拨车机、涨紧轮、迁车台以及压车梁等设备均通过液压系统控制，但各设备常因出现压力损失、液控单向阀泄油路堵、液压系统故障以及液压锁泄漏等原因造成翻车机夹不紧、拨车机大臂不运动、涨紧轮涨不紧或不保压、迁车台运动失效以及压车梁部分或全部不起等故障发生。

1.3 电气系统故障

根据厂内翻车机系统的运行现状，设备常因违反联锁条件、联锁条件不具备与联锁条件限制等问题出现翻车机不能操作、不能翻转、液压系统无法正常工作、调车机与迁车台无法走行等故障的发生。而联锁系统误动或拒动的原因主要是就地控制设备故障、控制电源线路故障、因温度过高造成了控制装置卡件老化损坏、信号干扰以及控制气源等，因此解决设备联锁故障问题需针对上述原因对系统进行逐一检测。

1.4 手动摘钩

翻车机系统在进入翻车工作前首先需通过重车调车机将满载燃煤的敞车牵引至翻车机前，而后通过人工摘钩的方式将车厢间的挂钩摘除，车厢进入翻车机完成燃煤翻卸后仍需通过运行人员对车钩位置进行扶正，该操作制约了翻车机实现全自动运行，同时也造成了人员浪费，并对运行人员的安全构成了威胁，因此实现翻车系统自动化摘钩是提高作业效率、降低安全风险的关键。

2 系统改造方案

2.1 对位不准

2.1.1 迁车台对位不准

（1）针对迁车台轨道变形问题可通过在轨道基础处垫铁、将轨道压板处增加一个弹性部件，保证轨道在受到垂直方向的压力时可自行调节、对轨道拼接口处进行打磨等设备优化改造进行解决。

（2）对制动摩擦片磨损问题需对其进行定时检修更换清理，并对设备进行定时清理维护;同时，在制动摩擦片以及制动器处增设激光测距仪，实时监测设备磨损以及位移情况，以保证故障得到及时处理。

（3）对迁车台走行驱动机构，特别是两侧制动器需进行制动力和行程比对调整，保证两侧制动器的制动力之差缩小到最小，防止迁车台行走扭转。

（4）对于感应块需对其与接近开关的距离进行调整，保证在减速位开关故障减少;同时需对迁车台的对位处设置橡胶垫板，进行碰撞缓冲，以防止在运行故障的条件下引起碰撞及行走变频器报过流故障的发生。

2.1.2 翻车机平台对位不准

（1）翻车机返回零位因轨道无法对准而造成的车皮掉落的问题，需通过对主令控制器以及驱动装置增设防护罩，避免在进行地面冲洗、雨天以及燃煤翻卸过程中因设备受潮积灰而引起设备运行故障问题的发生。

（2）闸瓦片磨损以及制动器的温度等参数需通过增设激光测距仪以及温度传感器进行实时监测，以保证设备元件可及时更换、制动可正常运行。

（3）根据励磁与扭矩之间的线性关系对励磁进行调整，并通过监测输出曲线，每隔一个月实现励磁自动调整一次。

（4）电磁制动器与刹车片间进行实时的间距测量监测，当出现刹车片磨损或因位移导致间距增大时，则系统进行报警提示，使设备得到及时的更换维修。

2.2 液压系统故障

为保障液压系统的稳定运行，通过设置MapleSim故障仿真在线识别诊断软件对翻车机系统中存在的各液压系统进行数据收集、液压与基础元件建模，以对液压系统的故障进行识别与报警处理。具体的，在压力损失较大、故障率高的位置设置压力传感器，以实时监测该位置的压力;在液控单向阀处设置流量及压差检测装置，以实时监测阀内油量，防止因漏油导致设备故障;在液压系统处安装压力传感器，防止因液压冲击造成压力峰值超过工作压力，影响设备的正常运行，同时将流动换向阀和电磁换向阀联用，减小液压冲击。

2.3 电气系统故障

现阶段厂内已实现各设备的保护联锁功能，因此针对PLC控制系统增加继电器隔离保护装置，消除因控制电源线路短路而造成的I/O模块损坏故障的发生;将光电编码器更换成为具抗磁干扰的设备，同时为防止电磁信号干扰，针对PLC系统重新做接地线，以保证各设备通信的稳定性。

2.4 翻车机手动摘钩问题

针对待翻车车厢的手动摘钩操作导致的作业效率低及人员劳动力损失等问题，提出了一种自动机械摘钩方法。同时设计开发了一种自动摘钩装置，该装置主要包含液压驱动装置、提钩摆臂、行走电机、销轴、滑块以及自动摘钩的PLC控制系统，该系统运行过程中可通过视频监控以及在线设备监测实时记录传输摘钩大臂与钩把的定位参数、摘钩过程的运行状态参数、重车脱钩等参数于控制室显示屏上，并且摘钩装置与重车拨车机可实现自动联锁，以保证设备的安全稳定运行。

3 结束语

通过对厂内翻车机系统中各设备故障原因的分析以及手动摘钩的了解，提出具有针对性的包含有硬件设备设置以及软件设备添加的改造方案，解决了迁车台与翻车机对位不准、液压系统与电气系统故障的问题，实现了重车车厢的自动摘钩操作，同时实现了各设备运行状态的监测，为翻车机系统实现全自动运行提供了有利的技术保障。

参考文献

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