斗輪堆取料機重要故障的診斷分析

摘 要：斗輪堆取料機是堆場作業(yè)不可缺少的主要設(shè)備，負責堆場物料的堆卸和取裝。斗輪堆取料機發(fā)生重大故障會對生產(chǎn)作業(yè)帶來較大影響，所以及時解決其停機故障對生產(chǎn)作業(yè)至關(guān)重要?，F(xiàn)以國能珠海港務(wù)有限公司斗輪堆取料機發(fā)生的重要故障為例，對其進行診斷、分析研究，以滿足快速解決停機故障并恢復(fù)生產(chǎn)作業(yè)的需要。

關(guān)鍵詞：斗輪堆取料機;故障;診斷;分析

中圖分類號：TH17? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）07-0056-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.015

1? ? 斗輪堆取料機的原理

斗輪堆取料機，是指一種用于大型干散貨堆場的既能堆料又能取料的連續(xù)輸送的高效裝卸機械。臂架型斗輪堆取料機由斗輪機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、帶式輸送機、尾車、俯仰與運行機構(gòu)組成，膠帶可雙向運行。斗輪堆取料機有堆料和取料兩種作業(yè)方式：（1）堆料，即由帶式輸送機運來的散料經(jīng)尾車卸至臂架上的帶式輸送機，從臂架前端拋卸至料場。通過整機的運行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰，可使料堆形成梯形斷面的整齊形狀。（2）取料，通過臂架回轉(zhuǎn)和斗輪旋轉(zhuǎn)連續(xù)實現(xiàn)。物料經(jīng)卸料板卸至反向運行的臂架帶式輸送機上，再經(jīng)機器中心處下面的漏斗卸至料場帶式輸送機運走。通過整機的運行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰，可使斗輪將儲料堆的物料幾乎取盡[1]。

2? ? 重要故障的診斷

2.1? ? 帶式輸送機機構(gòu)發(fā)生的重要故障

斗輪堆取料機帶式輸送機機構(gòu)發(fā)生的重要的停機故障主要包括懸皮打滑故障和頭部導(dǎo)料槽無法抬起故障。

2.1.1? ? 懸皮打滑故障

2.1.1.1? ? 懸皮皮帶運行打滑的情況

現(xiàn)階段，斗輪堆取料機作業(yè)過程中多次報皮帶打滑故障。2020-10-20T16：54，SR4在堆料作業(yè)過程中報懸皮打滑故障，皮帶急停，流量約4 900 t/h;2020-10-23

T05：53，SR3在堆料作業(yè)過程中報懸皮打滑故障，皮帶急停，流量約4 500 t/h，離地高度17 m;2020-10-24T10：40，SR3在堆料作業(yè)過程中報懸皮打滑故障，皮帶急停，流量約3 500 t/h，離地高度17 m;2021-01-11，SR6報懸皮打滑故障，皮帶急停，流量約4 700 t/h。

2.1.1.2? ? 原因分析

目前，針對上述大機皮帶打滑故障的情況，對以下幾個可能造成皮帶打滑故障的原因進行了分析。

原因一：懸皮皮帶張緊力不夠，隨著載荷的增加，滾筒與皮帶之間摩擦力不足，從而產(chǎn)生皮帶打滑現(xiàn)象。

通過堆取料機的《懸皮膠帶機功率計算書》可知，懸皮膠帶機滿載最大張緊力T為107 508 N，由T=3.14R2P，即107 508=3.14×62.52×P，推出油缸P≈8.76 MPa。

對SR2/SR3/SR4進行張緊壓力的測量，SR2壓力12 MPa，SR3壓力8 MPa，SR4壓力11.5 MPa。2020年10月23日，SR3張緊壓力調(diào)整至10 MPa時，鎖緊螺桿行程為40 cm;壓力表測試顯示8 MPa時的鎖緊螺桿行程為38.5 cm?？梢钥闯?，大機的懸皮張緊力基本符合要求。

原因二：懸皮皮帶液力耦合器傳動力矩不夠，隨著載荷的增加，皮帶帶速降低，從而產(chǎn)生皮帶打滑現(xiàn)象。

液力耦合器作為動力傳送機構(gòu)，導(dǎo)致其傳動力矩不夠的原因有以下3個方面：

（1）液力耦合器內(nèi)部渦輪葉片損傷變形或斷裂（大流量堵料后，強制啟動懸皮皮帶排煤）。對SR2/SR3/SR4進行動態(tài)檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯的異響;同時，對SR2/SR3/

SR4/SR6/SR8液力耦合器進行抽油并送檢，油液檢驗結(jié)果如下：SR2液力耦合器磨損達7級，SR3液力耦合器磨損達5級，SR4液力耦合器磨損達3級，SR6液力耦合器磨損達6級，SR8液力耦合器磨損達6級。

目前，除SR3和SR4液力耦合器運行狀態(tài)良好外，其余幾臺大機液力耦合器均處于非正常磨損狀態(tài)（達到或超過6級，就屬于非正常磨損，應(yīng)加強取樣檢測）。

（2）液力耦合器內(nèi)部工作油泄漏，油量減少。對SR2/

SR3/SR4/SR6進行檢查，未發(fā)現(xiàn)有油液泄漏的情況。

（3）電機輸出扭矩不夠，目前需要分別進行測試，通過單獨更換液力耦合器和單獨更換電機排除原因。

原因三：按照集團安全檢查要求，目前新使用的懸皮輸送帶均為EP-300輸送帶，與大機原設(shè)計的鋼絲輸送帶在伸長率、帶面摩擦力等方面可能存在一定差別。

集團安全檢查明確要求懸皮輸送帶需為EP帆布輸送帶，不能使用鋼絲繩芯輸送帶，以免著火后存在無法斷裂的問題。因此，大機懸皮皮帶不再使用原先的ST1250鋼絲繩芯輸送帶，目前正逐步更換為同等抗拉強度的聚酯阻燃輸送帶EP-300/2000×5×（9+4.5）/D/GB/T 10822。

目前已經(jīng)更換的大機有：2020年7月5日，SR4更換使用聚酯阻燃輸送帶EP-300;2020年8月24日，SR3更換使用聚酯阻燃輸送帶EP-300;2020年10月18日，SR2更換使用聚酯阻燃輸送帶EP-300。

從2020年的故障記錄中可以看出，SR2/SR3/SR4懸皮打滑故障大部分出現(xiàn)在更換使用聚酯阻燃輸送帶EP-300后，故初步判斷打滑故障與更換的EP輸送帶有關(guān)。

原因四：滾筒包膠摩擦力不夠。

現(xiàn)場對懸皮驅(qū)動滾筒進行檢查，未發(fā)現(xiàn)滾筒包膠損壞的情況。目前，堆場大機SR2/SR3/SR5懸皮驅(qū)動滾筒均為菱形橡膠包膠，其余為陶瓷包膠。從最近的打滑情況來看，橡膠包膠滾筒的打滑情況比陶瓷包膠滾筒多，因此可以推斷，橡膠包膠滾筒在潮濕、泥濘環(huán)境下工作時，表面摩擦系數(shù)存在明顯下降的可能性。

原因五：輸送帶在張緊力作用下有所拉伸，導(dǎo)致輸送帶張緊力不夠。

目前，除了SR1/SR5外，其余懸皮輸送帶均更換為EP-300帆布皮帶。按照國標，其受拉力作用后額定伸長率小于4%即為合格，本批EP輸送帶伸長率為0.7%。而鋼絲繩芯輸送帶一般為0.1%～0.3%。

大機懸皮采用液壓張緊、機械絲桿鎖定的方式進行輸送帶張緊，無法實時自動調(diào)節(jié)張緊力。隨著長期作業(yè)及外載荷的增加，EP皮帶更容易伸長，而輸送帶拉伸將導(dǎo)致皮帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)下降，從而出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

2.1.1.3? ? 懸皮打滑故障診斷分析結(jié)論

針對以上原因，經(jīng)過近幾個月的不斷測試、分析研究，最終得出堆取料機懸皮打滑故障的主要原因包括如下幾個方面。

（1）張緊力不夠。在驅(qū)動電機與液力耦合器都更新的情況下，SR6在更換了新的帆布皮帶后，5天內(nèi)平均每天報兩次失速故障，經(jīng)檢查為張緊力不夠，但每次張緊完后，經(jīng)過多次作業(yè)又報失速故障。總計進行了3次張緊調(diào)整，每次張緊壓力都達到11 MPa，每次大概張緊長度為20 mm，之后就穩(wěn)定下來，不再報懸皮失速故障。由此可以得出結(jié)論：在驅(qū)動電機與液力耦合器都沒問題時，堆取料機失速故障主要是由于張緊力不夠，新更換的帆布皮帶剛開始拉伸的長度較大，一周內(nèi)至少需要再打3次張緊力。

（2）驅(qū)動電機輸出扭矩不夠。SR2單獨更換液力耦合器，堆料模式下帶速4.8 m/s，與更換之前的4.6 m/s相差不大，證明液力耦合器在油位足夠、磨損不超過正常值的情況下對失速沒有影響。之后，SR2更換驅(qū)動電機，堆取料模式下帶速5.35 m/s，帶速恢復(fù)正常，正常作業(yè)后也沒有報故障。由此可以得出結(jié)論：在張緊力正常、液力耦合器油檢正常時，堆取料機失速故障主要是電機老化導(dǎo)致。

（3）陶瓷滾筒對失速影響不大。SR2頭部滾筒更換為陶瓷包膠的滾筒，帶速4.7 m/s，與更換之前的4.6 m/s相差不大;此外，SR6更換頭部滾筒后，帶速和更換之前相比也幾乎沒有差距，故采用陶瓷包膠滾筒增大摩擦力對懸皮失速影響不大。

2.1.2? ? 頭部導(dǎo)料槽無法抬起/到位故障

堆取料機在堆料作業(yè)時，需要將頭部導(dǎo)料槽抬起。有時設(shè)備會報導(dǎo)料槽無法抬起故障，主要原因有以下幾個方面：

（1）限位問題：限位問題包括限位感應(yīng)遙遠、限位卡澀、限位卡煤塊、限位損壞;

（2）液壓管路漏油導(dǎo)致壓力不足;

（3）液壓站電磁閥損壞。

排查措施：先檢查限位問題，因為該故障大多是限位問題所致;其次檢查管路和油箱的油位;在確定限位和管路、油箱油位都沒有問題后，則基本可以確定是液壓站里面的電磁閥損壞，這時只需要更換電磁閥就可以解決故障。

2.2? ? 俯仰機構(gòu)發(fā)生的重要故障

2.2.1? ? 俯仰無壓力故障

2021年8月發(fā)生的堆取料機俯仰無壓力故障是珠海碼頭建港以來第二次發(fā)生同樣類型的故障。

（1）原因分析：

1）由于之前發(fā)生過同樣類型的故障，所以在判斷故障的原因時仍然按照之前的邏輯去找故障原因。電氣控制單元輸入/輸出模塊指示燈均為綠色，因此在檢查管路沒問題后，以為和之前一樣是液壓站里面的防爆閥損壞了，在更換防爆閥后俯仰依舊無壓力，設(shè)備故障沒有解決。

2）啟動泵后測試了俯仰油缸出口無壓力，更換換向電磁閥后，俯仰油缸仍然無壓力，故障沒有解決。

3）啟動泵后再測量主系統(tǒng)壓力為零，那么問題就出現(xiàn)在輸入和輸出模塊，但一開始檢查時發(fā)現(xiàn)模塊的指示燈都是綠色的，以為模塊是正常的，在更換了輸入模塊后，俯仰系統(tǒng)就恢復(fù)了壓力，所以得出如下結(jié)論：輸入模塊其中一個通道損壞了，因為不是整個模塊損壞，所以模塊故障燈不會亮，這導(dǎo)致花了將近4 h才解決故障。

（2）故障總結(jié)：

1）陷入故障排除誤區(qū)，故障排查的順序不對;

2）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障90%都是電氣方面的故障，首先應(yīng)該從電氣方面開始排查;

3）技術(shù)員對液壓理論知識掌握不足，仍然需要加強培訓(xùn)學(xué)習;

4）維修班缺少專業(yè)的液壓技術(shù)人員，需配備相應(yīng)的懂液壓技術(shù)的人員。

2.2.2? ? 張緊無壓力故障

在月度例行調(diào)節(jié)臂架皮帶張緊時發(fā)現(xiàn)，張緊油缸伸出距離短，油缸縮回正常。

原因排查：根據(jù)測量，主泵壓力正常，排查確認換向閥正常，最后測試油缸兩端壓力，發(fā)現(xiàn)伸出壓力與縮回壓力一樣，經(jīng)管路排查，發(fā)現(xiàn)油缸的伸出端和縮回端油管接反了。

經(jīng)過查詢得知，維修班在換油管時沒有逐條更換，而是兩條油管一起拆卸，且沒有給油管做標記，才導(dǎo)致兩條油管接反。在張緊油管管路中，這兩條需要更換的油管接頭兩端視線被阻擋，容易導(dǎo)致油管接反，但歸根到底是維修班日常維保工作沒有按照要求做到位。

2.3? ? 動力機構(gòu)發(fā)生的重要故障

2.3.1? ? 驅(qū)動聯(lián)軸節(jié)異響

2021年初，堆取料機驅(qū)動聯(lián)軸節(jié)（連接減速機與滾筒的這一端）附近發(fā)出“噠噠噠”的異響（圖1中1的位置），作業(yè)時聲音持續(xù)不斷。

（1）原因分析：經(jīng)過多次在現(xiàn)場聽音判斷，認為發(fā)出聲音的地方要么是聯(lián)軸節(jié)，要么是減速機輸出端。后經(jīng)過振動檢測儀測量，聯(lián)軸節(jié)、減速機、電機的振動都處于正常值范圍;將減速機里面的油放空后，檢查減速機齒輪正常;將減速機輸出端端蓋打開，檢查軸承正常;將滾筒端蓋打開檢查，也沒發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象;另外滾筒膠皮也沒有破裂。經(jīng)過排查，各個機構(gòu)部件都正常，但一旦啟動懸皮，“噠噠噠”的異響依舊存在，因排查各個部件都正常，所以繼續(xù)安排設(shè)備作業(yè)。

在一次停機檢修中，維修人員更換中心漏洞的襯板時，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動滾筒的右側(cè)與漏洞擋板的縫隙下方夾有一塊比較大的煤塊（圖1中2的位置），位置比較特殊，從上方漏斗的觀察窗無法觀察到。將煤塊處理后，啟動懸皮，發(fā)現(xiàn)之前的異響聲消失了。

（2）故障總結(jié)：異響不一定來自設(shè)備部件，也可能是煤塊或其他原因?qū)е拢枰M行更加細致的排查。

2.3.2? ? 回轉(zhuǎn)機構(gòu)異響

SR6回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)在回轉(zhuǎn)時發(fā)出異響，剛開始聲音很小，繼續(xù)作業(yè)一段時間后，異響聲逐漸增大。

（1）原因分析：剛開始在每周的例行停機時檢查，減速機開蓋、制動器、聯(lián)軸器都沒發(fā)現(xiàn)異常。因為作業(yè)緊張保持觀察，后續(xù)過了一段時間后異響很大，就協(xié)調(diào)了停機維修。

因為減速機在開蓋時檢查齒輪無異常，且驅(qū)動部分的制動器和聯(lián)軸器都正常，初步懷疑異響來自減速機的輸入端。將減速機的輸入端拆下來打開后，發(fā)現(xiàn)滾珠軸承223的滾珠[2]卡死不動，深溝球軸承217的鋼球間隙變大，如圖2所示，在更換了這兩個軸承后，試機時異響消失。

（2）故障總結(jié)：因異響來自減速機的輸入端，輸入端為內(nèi)部結(jié)構(gòu)，肉眼無法觀察得到，且聽聲音時也無法確定在哪個位置，所以剛開始時判斷不準確，這就需要技術(shù)人員和維修班熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)，了解設(shè)備，才能更好地診斷故障。

3? ? 結(jié)語

斗輪堆取料機作為堆場的主要設(shè)備，需連續(xù)不斷作業(yè)。在平常的作業(yè)過程中，上述這些重要故障很少發(fā)生，故障率較低，因此，技術(shù)人員經(jīng)驗不足，對故障進行診斷時不夠準確、時間長，且有時在診斷方法上存在錯誤，很大程度上延長了停機時間，進而又直接影響了生產(chǎn)作業(yè)。通過對上述故障的診斷分析可知，技術(shù)人員和維修班仍需不斷提高理論知識水平，熟悉了解設(shè)備各個機構(gòu)和結(jié)構(gòu)，同時也需要不斷轉(zhuǎn)換故障分析思維、分析方法，這樣才能更快解決設(shè)備故障，從而快速恢復(fù)設(shè)備運行，恢復(fù)生產(chǎn)作業(yè)。

[參考文獻]

[1] 斗輪堆取料機工作原理[EB/OL].（2020-05-16）[2021-12-27].https：//www.ttcad.com/news/jxcs/

12283.html.

[2] 梁業(yè).斗輪堆取料機故障分析及解決辦法[J].港口裝卸，2012（3）：24-25.

收稿日期：2022-01-06

作者簡介：涂建平（1988—），男，廣東湛江人，工程師，研究方向：設(shè)備運維管理。