劉紅巖

(濟(jì)鋼重工機(jī)械有限公司產(chǎn)品開發(fā)研究所，山東 250100)

150 t/h 干熄焦工程焦罐提升機(jī)裝置是為濟(jì)鋼焦化廠6、7 號(hào)6 m 焦?fàn)t年產(chǎn)120 萬(wàn)噸焦碳的干熄焦工程配置的專用設(shè)備。針對(duì)干熄焦焦罐提升機(jī)構(gòu)技術(shù)含量高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工制造難度大等特點(diǎn)，研發(fā)人員在國(guó)產(chǎn)化研制過(guò)程中對(duì)該裝置的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、技術(shù)方案等進(jìn)行了充分的交流、論證，并結(jié)合濟(jì)鋼焦化廠的實(shí)際情況對(duì)焦罐提升機(jī)的結(jié)構(gòu)、控制方式等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。所研制的焦罐提升機(jī)已成功應(yīng)用于150 t/h 干熄焦工程。

1 焦罐提升機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

干熄焦焦罐提升機(jī)涉及機(jī)械、起重設(shè)備、工業(yè)電氣、自動(dòng)控制等多項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，而它的特殊使用場(chǎng)合還對(duì)其工作性能和安全可靠性提出了嚴(yán)格的要求。下面詳細(xì)介紹了焦罐提升機(jī)主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。

1.1 車架

車架的主要受力梁均采用箱形結(jié)構(gòu)，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。車架、車輪支撐及各機(jī)構(gòu)底座均為焊后整體加工，可以保證機(jī)構(gòu)的安裝精度，更換備件時(shí)調(diào)整較少。減少了結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高了抗疲勞性能。采用高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高了承載能力，改善了受力條件，減輕了自重，外形美觀。車架主要結(jié)構(gòu)件在下料前先進(jìn)行噴砂、拋丸預(yù)處理，焊后再進(jìn)行局部處理，精度達(dá)到Sa2 1/2 級(jí)。

車架受運(yùn)輸條件的限制，被分成幾件，各部件均采用高強(qiáng)度螺栓連接，定位銷定位，安裝時(shí)用測(cè)力扳手按照?qǐng)D紙中的力矩?cái)Q緊。

導(dǎo)向架是用來(lái)為吊具定位導(dǎo)向。為了保證導(dǎo)向架與車架垂直，采用將導(dǎo)向架的底座與車架焊在一起后再整體加工的方式。安裝車架時(shí)必須保證移動(dòng)導(dǎo)架的位置，移動(dòng)導(dǎo)架與固定導(dǎo)架的中心必須對(duì)中，在對(duì)接的過(guò)渡處留出間隙，棱邊必須倒鈍，以保證導(dǎo)向輪穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 起升機(jī)構(gòu)

起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分為正常起升機(jī)構(gòu)和緊急起升機(jī)構(gòu)，這樣使設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的功能更加完善。若正常起升電機(jī)、制動(dòng)器發(fā)生故障，則需要將故障制動(dòng)器打開，將手動(dòng)離合器合上。在操作手動(dòng)離合器時(shí)可以用該裝置旁的手動(dòng)開關(guān)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)，在對(duì)準(zhǔn)到刻線位置時(shí)合上，將手動(dòng)離合器擰緊。

主提升電機(jī)采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)，使設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定。制動(dòng)器采用盤式制動(dòng)器，使制動(dòng)動(dòng)作更加迅速可靠。

卷筒是采用鋼板焊接的筒體短軸式結(jié)構(gòu)，充分加大了卷筒與鋼絲繩的直徑比例，提高了強(qiáng)度及延長(zhǎng)了鋼絲繩的使用壽命。筒體用鋼板材料在下料前進(jìn)行超聲檢測(cè)，確保鋼板的內(nèi)部無(wú)缺陷;筒體焊接后，對(duì)其主要受力焊縫進(jìn)行射線或超聲檢測(cè)。卷筒采用短軸式，裝焊前對(duì)軸全長(zhǎng)進(jìn)行超聲檢測(cè)，以保證軸材質(zhì)內(nèi)部無(wú)缺陷。另外，卷筒及滑輪等的制造都以焊代鑄，能減輕自重、增加承載能力和改善加工制造條件。起升機(jī)構(gòu)卷筒采用新型直線移動(dòng)式鋼絲繩涂油器，提高了鋼絲繩的潤(rùn)滑效果。

鋼絲繩采用繩索固定及平衡結(jié)構(gòu)。鋼絲繩的纏繞方式可保證當(dāng)一根鋼絲繩突然斷裂時(shí)，其余鋼絲繩仍可支持住吊具，不會(huì)發(fā)生歪斜而使吊載物掉下來(lái)。平衡臂機(jī)構(gòu)采取防鋼絲繩旋轉(zhuǎn)、失衡設(shè)計(jì)，可靠性能更高。

在卷筒和減速器之間采用全齒聯(lián)軸器，保證了減速器和卷筒裝置具有更好的受力和運(yùn)行條件，使系統(tǒng)具有更高的可靠性。

主起升減速器是焊接外殼的硬齒面減速器。減速器為底座式臥式減速器，采用油池潤(rùn)滑。減速器殼體的制造以焊代鑄，能減輕自重、增加承載能力和改善加工制造條件，并且減少了鑄造缺陷帶來(lái)的隱患。

平衡臂為門式結(jié)構(gòu)，設(shè)有拉式傳感器，它是保證系統(tǒng)安全，鋼絲繩不松弛的主要控制元件。起升機(jī)構(gòu)在電機(jī)上設(shè)有測(cè)速裝置，在卷筒裝置的尾部還設(shè)有限位開關(guān)及編碼器裝置等，用于起升二次安全保護(hù)的重錘限位開關(guān)裝置。在平衡臂下方設(shè)有負(fù)載傳感器，檢測(cè)鋼絲繩松弛及過(guò)張力。這些檢測(cè)裝置使系統(tǒng)的安全性能得到了很大的提高。

1.3 走行機(jī)構(gòu)

走行機(jī)構(gòu)包括正常走行機(jī)構(gòu)和緊急走行機(jī)構(gòu)。若正常機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)則可以啟用緊急機(jī)構(gòu)完成剩余動(dòng)作。車輪組由平衡架及車輪組成，平衡架體采用45°剖分面結(jié)構(gòu)，并且安裝了進(jìn)口軸承。

走行機(jī)構(gòu)中采用專用的軌道潤(rùn)滑裝置為軌道面潤(rùn)滑，采用限位開關(guān)、編碼器對(duì)走行進(jìn)行行程和安全控制。走行機(jī)構(gòu)采用四輪驅(qū)動(dòng)、八輪制動(dòng)的方式，使車輪具有足夠的附著力，能夠很好的適應(yīng)室外環(huán)境的變化。主走行電機(jī)均采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)，使設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定。

1.4 吊具

吊具的板式吊鉤帶有防重物脫出的防脫板。焦罐下放到底時(shí)，下橫梁運(yùn)行受阻，上橫梁繼續(xù)下降，吊鉤與防脫板打開;要起吊焦罐時(shí)，起升機(jī)構(gòu)起升上橫梁向上運(yùn)動(dòng)，吊鉤與防脫板合攏，掛住焦罐。

在每組導(dǎo)向輪中有一個(gè)大輪卡在車架的導(dǎo)向架兩工字鋼中滾動(dòng)，以防止吊具在與提升機(jī)運(yùn)行方向相垂直的方向擺動(dòng)。另有一對(duì)小輪分別沿導(dǎo)向架的兩導(dǎo)向面滾動(dòng)，以防止吊具順著提升機(jī)運(yùn)行方向擺動(dòng)。這樣的設(shè)計(jì)可保證吊具停位準(zhǔn)確，不隨意擺動(dòng)，大大提高了起吊效率。

吊具的焦罐蓋結(jié)構(gòu)上布置了散熱孔，以減少溫度變化造成的結(jié)構(gòu)變形。在焦罐蓋上還設(shè)置了安全排氣孔，用以釋放罐內(nèi)易燃物質(zhì)爆炸造成的沖擊能量。焦罐蓋受運(yùn)輸條件的限制，設(shè)計(jì)為剖分式結(jié)構(gòu)。在焦罐蓋上部設(shè)有手孔，在焦罐蓋拼裝時(shí)，可以打開手孔，利用手孔來(lái)緊固連接螺栓;在拼裝完成后，必須將手孔蓋重新用螺栓緊固好。

1.5 維修用電動(dòng)葫蘆、手動(dòng)葫蘆及機(jī)械室

在提升機(jī)的上部設(shè)有維修專用電動(dòng)葫蘆。為方便下部維修件的起吊，電葫蘆的工字鋼軌道做成懸臂式。整臺(tái)電動(dòng)葫蘆設(shè)在機(jī)械室的外部。為方便提升機(jī)各機(jī)構(gòu)的維修，機(jī)械室設(shè)計(jì)為組合式拼裝結(jié)構(gòu)，各部分用螺栓連接，在提升機(jī)大修或起吊較大部件時(shí)可以方便地將它打開。在機(jī)械室內(nèi)設(shè)有雙向手動(dòng)葫蘆，可對(duì)起升、走行機(jī)構(gòu)進(jìn)行正常保養(yǎng)與維修。

1.6 司機(jī)室裝置

提升機(jī)的下部設(shè)有司機(jī)室。提升機(jī)在正常狀態(tài)下是全自動(dòng)運(yùn)行無(wú)人操作，只有在提升機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，才需要將總開關(guān)由中央控制室自動(dòng)控制模式切換為司機(jī)室手動(dòng)控制，在緊急狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作。

1.7 潤(rùn)滑系統(tǒng)

提升機(jī)中的所有臥式減速機(jī)采用油池潤(rùn)滑，如起升減速機(jī)、緊急起升減速機(jī)和行走緊急用二合一減速機(jī);所有立式減速機(jī)采用自潤(rùn)滑油泵噴淋潤(rùn)滑;提升機(jī)構(gòu)卷筒采用新型移動(dòng)式鋼絲繩涂油器;起升裝置及行走裝置采用一臺(tái)電動(dòng)泵潤(rùn)滑;走行機(jī)構(gòu)中采用專用的軌道潤(rùn)滑裝置為軌道面潤(rùn)滑;吊具中滑輪及導(dǎo)向輥的軸承采用將各潤(rùn)滑點(diǎn)引出到分配器，上橫梁設(shè)一套分配器，下橫梁設(shè)一套分配器，電動(dòng)泵設(shè)在平臺(tái)上，電動(dòng)泵上帶有軟管，軟管帶有快速接頭，潤(rùn)滑時(shí)將快速接頭與分配器相連，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑。

1.8 安全保護(hù)裝置

除在相關(guān)位置設(shè)置防護(hù)罩、防護(hù)欄等防護(hù)裝置之外，還配備有專用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、安全保護(hù)裝置。

起升機(jī)構(gòu)設(shè)有測(cè)速和超速開關(guān)裝置、行程監(jiān)測(cè)裝置、同步發(fā)生器、鋼絲繩過(guò)張力檢測(cè)裝置、偏荷載檢測(cè)、荷載檢測(cè)、斷繩檢測(cè)、手動(dòng)離合器檢測(cè)、提升行程重錘式、磁接近式限位開關(guān)。

走行機(jī)構(gòu)設(shè)有行程開關(guān)、運(yùn)行緩沖器和防風(fēng)錨固裝置。提升機(jī)還設(shè)有風(fēng)速儀，在風(fēng)速超過(guò)最大工作風(fēng)速時(shí)，發(fā)出警報(bào)，將提升機(jī)錨定，在錨定裝置處設(shè)有錨定限位開關(guān)。

2 應(yīng)用效果

按上述設(shè)計(jì)方案研制的焦罐提升機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況穩(wěn)定，可靠性高，安全性能好，自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)態(tài)定位等功能，為濟(jì)鋼焦化廠150 t/h 干熄焦工程的順利投產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

［1］張質(zhì)文，虞和謙，王金諾.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)(1 版)［J］.中國(guó)鐵道出版社，1998.

［2］中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)編.重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)［S］.云南科技出版社，2007.

［3］潘立慧編著.干熄焦技術(shù)［M］.冶金工業(yè)出版社，2005.

［4］王先逵主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè)(2 版)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［5］成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(5 版)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［6］鄭文華，張曉光.干法熄焦和穩(wěn)定熄焦［J］.鋼鐵，2004，39(11).