门式堆取料机卷扬钢丝绳防出槽解决方案

王 堃

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066003）

0 引言

钢丝绳作为重要的提升、起重、运输设备中的高度危险构件，被视为诸多工业领域的“生命线”。但钢丝绳的安全一直是使用单位重大设备管理过程中的“盲点”。若钢丝绳出槽，会倾斜缠绕在缠绕完好的钢丝绳或绳槽的棱缘上产生笼状畸变，笼状畸变发生后会使绳径变大，因此有一个变量会随之明显发生改变，即钢丝绳和卷筒体的包络圆。据此设计了一套防出槽检测机构，当钢丝绳出槽后，活动梁会停止升降，保证了卷扬机构的平稳运行，防止钢丝绳由于出槽造成的钢丝绳磨损断丝情况的发生，消除了一定的安全隐患。

1 立项背景

MDQ3000/3000.650型门式堆取料机作为秦皇岛港煤二期预留堆场中的一种场地散状物料高效堆放设备，集堆料、取料于一身，工艺变换频繁，结构复杂。门式堆取料机包括堆料皮带机、受料皮带机、斗轮机构、大车行走、尾车皮带机和活动梁起升机构等主要部分，其中活动梁起升机构是堆取料机堆料和取料的重要机构，由驱动装置、卷筒、配重体和卷扬钢丝绳等组成。由于堆场中恶劣的生产工作环境和人为操作因素，导致活动梁在升降过程中卷扬机构中的钢丝绳出槽，钢丝绳出槽后导致活动梁偏斜严重时甚至掉落，对整机设备运行和现场作业人员的人身安全都有极大的威胁。

秦皇岛港煤二期门式堆取料机卷扬钢丝绳包括两根240 m和两根315 m 钢丝绳，规格为6×37-30-170-I。若发生钢丝绳出槽引发笼状畸变后钢丝绳须进行整体更换。若更换卷扬钢丝绳成本5～10 万元左右，且需停产3 d，若钢丝绳出槽后未及时发现，会导致活动梁掉落事故，恢复需要的成本是更换钢丝绳的数十倍，还可能损毁设备以及对人员造成伤害。

2 技术方案

2.1 防脱装置设计

根据GB 5972—2006 中钢丝绳的报废条件，对卷扬机构进行分析，由于卷筒上的绳槽较密，当在取料作业时，如果司机操作不当，在下降过程中使斗轮机构坐在煤垛上时，卷筒上的钢丝绳会松脱出槽，若未能及时发现，卷筒在外力驱动作用下，通过钢丝绳带动活动梁上升，此时，钢丝绳混乱的缠绕在卷筒上，使钢丝绳发生笼状畸变，这种变形一般出现在具有钢芯的钢丝绳上，当外层绳股发生脱节或者变得比内部绳股长的时候就会发生这种变形，笼状畸变的钢丝绳应立即报废。通过分析，钢丝绳在出槽后会产生笼状畸变，笼状畸变具有不可控性，尤其是在夜间生产作业时，受到生产者生理和外界条件等因素综合影响。钢丝绳在出槽后会倾斜的缠绕在缠绕完好的钢丝绳或绳槽的棱缘上，因此有一个变量会明显发生改变，即钢丝绳和卷筒体的包络圆会增大。根据这一变量设计一套连杆机构，当包络圆即卷筒直径变大后，滚筒会碰触到碰杆装置带动连杆机构运动，在连杆机构另一端安装行程开关，当碰杆装置动作后连杆装置带动行程开关动作，行程开关在系统中与堆取料机启停程序连接，当行程开关动作后堆取料机停止工作，据此思路进行现场测量设计如图1 中装置。

图1 防出槽装置

2.2 电气控制方案

卷扬防出槽装置主要为了实现检测钢丝绳是否出槽，当钢丝绳出槽后，需立即采取的措施即停止活动梁上升或下降，防止问题进一步扩大，查阅资料选用欧姆龙DA3303 行程开关作为检测装置，程序如图2 所示。

图2 防出槽装置控制程序

3 现场安装及实施效果

根据技术方案和现场测量设计检测装置，通过solidworks制图软件制作卷筒、检测装置3D 图并进行模拟组装，如图3 所示，确定检测机构安装位置和是否与其他部件、机构发生干涉，模拟组装完成后制作了连杆、底座等机构，并在现场进行组装，现场安装完成后在系统中写入检测程序。检测装置安装完成后进行测试，因正常工况下模拟钢丝绳出槽较为不便，所以利用更换门式堆取料机滑轮时，对防出槽装置进行了测试，现场情况如图4 所示，在卷筒缠绕钢丝绳的过程中，人为将钢丝绳缠绕在已缠绕在卷筒上的钢丝绳上进行模拟，出槽的钢丝绳触碰到碰杆，从而触发行程开关，形成开关动作后卷扬机构停止运行，达到了预期的目标。

图3 安装模拟图

图4 现场试验

4 结语

本次技术改进已应用于秦皇岛港股份公司第二港务分公司煤二期B1/2DQ 门式堆取料机的卷扬机构中，经过长时间的运行观察，新改进的防出槽检测装置运行平稳，可以适应现场比较复杂的环境，检测装置与卷筒的位置调试合理后检测较为准确，不会出现误动作造成停机的情况，整体效果良好，完全达到预计效果，为生产作业提供了可靠的保证，并取得了可观的经济及社会效益，此装置也可应用到与卷筒类似的钢丝绳系统中，为卷筒钢丝绳出槽问题提供了解决办法。