Компоновка разгрузочных фронтов для смерзающихся насыпных грузов

При разработке проектов строительства, реконструкции и технического пере­вооружения транспортно-грузовых комплексов целесообразно ориентироваться на разработанные проектными научно-исследовательскими институтами схемы комплексной механизации погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ. ПромтрансНИИпроект разработал ряд проектов, различающихся типом приемных устройств, машинами и механизмами для выгрузки и уборки грузов. Структура технологических схем предопределяется условиями климатических зон и величиной перерабатываемого грузопотока.

Для I…III климатических зон при годовом грузопотоке до 500 тыс.т рекомендуется схема с бункерным приемным устройством (рис.13.1.1). Полувагоны 1 перемещаются по разгрузочному фронту с помощью маневрового устройства 6, осна­щенного тяговой лебедкой. Выгрузка происходит гравитационным способом через открытые люки полувагонов в приемные бункеры 4. Для обеспечения безопасности операторов при открывании люков над приемными бункерами предусмотрены площадки (на рис. не показаны).

После очистки вагона от остатков груза вибратором непрерывного действия 2 он подается к устройству для закрывания крышек люков 5. Из приемных бунке­ров груз транспортируется конвейерами 3 в штабель длительного хранения.

При грузопотоке, достигающем 1 млн. т в год, в I…III климатических зонах эффективна схема на базе элеваторно-ковшового разгрузчика (рис.13.1.2). Он вы­полнен в виде самоходного портала 1 на рельсовом ходу. На портале смонтирован ковшовый конвейер 2 для захвата и подачи груз на отвальный ленточный кон­вейер 3, обеспечивающий его штабелирование. Выдача груза со склада обеспечи­вается конвейером 4, размещенным в подштабельной галерее 5. Остатки груза удаляются через открываемые для этой цели крайние и средние люки щеточным устройством или вручную. В других климатических зонах эта схема может при­меняться только при выгрузке несмерзающихся насыпных грузов. Нельзя выгру­жать такой машиной и крупнокусковые грузы.

13.1. Схемы разгрузочных фронтов для смерзающихся грузов

В этих же климатических зонах может использоваться и схема, в которой же­лезнодорожный разгрузочный фронт представляет собой повышенный путь 1 на 10…12 вагонов, оснащенный козловым краном 3 типа КДКК 10/7,5 пролетом 16 м и грузоподъемностью 10 т со специальной приставкой конструкции ПКТБ ЦП МПС (рис.13.1.3). Несмерзшиеся грузы выгружают гравитационным способом через открытые люки полувагонов на приемную площадку 2, а удаление их остат­ков, примерзших к кузову и задержавшихся на хребтовой балке, крышках люков и в карманах стен, производится с помощью накладного вибратора 5.

Продолжительность зачистки и количество перестановок вибратора по кузову полувагона (обычно 2…4) зависит от рода и состояния груза. После удаления ос­татков груза операторы с помощью пневматических люкоподъемников 4 закры­вают люки одновременно с двух сторон вагона.

Передвижением крана управляет оператор, находящийся на площадке со стороны кабины крана. Затем вагоны выводятся на станционные пути. По окон­чании зачистки и закрывания люков вибратор заменяют грейфером для вы­пол­нения штабелирования грузов или их по­грузки на автомобили. В комплект сменных приспособ­лений козлового крана входят:

- грузовая обойма взамен крюковой подвески, предназ­наченная для быстрой замены навесного оборудования;

- накладной вибратор "Урал-ЦНИИ" с подвеской в виде балки и цепных стро­пов, позволяющий ускорить разгрузку и очистку полувагонов от остатков насып­ных грузов;

- моторный грейфер для работы с насыпными грузами грузами (пес­ком, углем, щебнем и т.п.);

- крюк грузоподъемностью 5т.

Электропитание съемных приспособлений осуществляется от распределительного шкафа крана. Управление вибратором и грейфером производится из кабины крановщика.

В более жестких климатических условиях III…VI зон при годовом грузопотоке до 500 тыс.т нашла применение схема, включающая в себя тупиковый железнодорожный разгрузочный фронт с четырехбункерным приемным устройством 1 (рис.13.1.4). Ва­гоны по фронту продвигаются маневровым устройством. В зависимости от количества вагонов в подаче для этой цели могут использоваться маневровые устройства типа МУ-12М, МУ-25М, МУ-С-75К,МУ-100Т, МУ-150Т, различающиеся величиной тягового усилия. После установки груженого вагона 2 над первым бункером открывают люки и включают рыхлительную установку (бурорыхлительную машину БРМ-80/110 конст­рукции ПромтрансНИИпроекта либо бурофрезерный рыхлитель ПР-115) 3. Как только буры приблизятся к раме вагона, включается маневровое устройство 5 и дальнейшее рыхление осуществляется в режиме непрерывного надвига.

По окончании разгрузки вагона производится подъем рыхлителя и надвиг следую­щего вагона. Для удаления остатков груза используется накладной вибратор (виброп­лита) 4 конструкции ПромтрансНИИпроекта или УралЦНИИ, подвешиваемый к тельферу, который обеспечивает воз­можность его трех-четырехкратной перестановки по верхней обвязке полу­вагона. Время очистки одного вагона 4…5 мин. На выходе с разгрузочного фронта установлено устройство для закрывания крышек люков 6, которое мо­жет работать в ручном и в автоматическом режиме при скорости надвига полувагонов до 3 км/ч. Передача грузов из приемного бункера в штабели длительного хране­ния выполняется с помощью ленточных конвейеров 7.

Для работы в III…VI климатических зонах при грузопотоке до 500 тыс.т в год предназначена и схема, приведенная на рис. 13.1.5. Она включает железнодорожный разгрузочный фронт на повышенном пути 1. Рыхление и выгрузка смерзшегося насыпного груза из полувагона 2 производятся стационарной бурорыхлительной машиной 3 с точечной выгрузкой, смонтированной на специальном портале 4.

Перемещение выгруженного груза от повышенного пути вдоль траншеи 5 осуществля­ют­ся бульдозером с максимальной шириной ножа 4500 мм. Для удаления остат­ков груза из полувагона, закрывания крышек люков и надвига полувагонов по разгрузочному ту­пиковому фронту применяются те же механизмы, что и в предыдущей схеме. По срав­нению с ней здесь отбор груза от точки выгрузки ограничен, однако капитальные затраты на строительство устройств разгрузочного фронта будут существенно меньше.

Выбор способа передачи груза в зону длительного хранения зависит от принятой технологии грузопереработки и характера основного технологического процесса грузо­получателя. Возможны варианты использования ковшового погрузчика и автомобиль­ного транспорта; загрузочного бункера и конвейерной системы; козлового консольного крана и т.д.

При расположении разгрузочного фронта в III…VII климатических зонах для выгрузки смерзшихся грузов при годовом их поступлении до 500 тыс.т реко­мендуется схема, представленная на рис.13.1.6. Она предназначена для рыхления и удаления остатков груза через открытые люки полувагонов на повышенном пути высо­той 2 м с помощью навесного виброрыхлитвля типа ДП-6С (BI-643) конструк­ции ВНИИстройдормаша, виброударного разгрузчика типа BI-6I4 либо вибраци­онного штыревого рыхлителя УралЦНИИ-СОЗ-81М.

Виброрыхлители навешивают на грузовые крюки автокрана на пневматическом или гусе­ничном ходу. Грузоподъемность крана при высоте крюка 10 м должна быть не менее 7 т при вылете стрелы не более 6 м. В процессе работы кран перемеща­ется вдоль разгрузочного фронта, последовательно обрабатывая полувагоны.

Число перестановок рыхлителей по вагону 14…21, при этом направляю­щая рама должна быть опущена на верхний обвязочный пояс полувагона. Подача со­става из нескольких полувагонов на разгрузочный фронт производится маневро­вым локомотивом. По окончании очистки полувагон подает­ся к устройству для закрывания крышек люков, установленному на выходе с разгрузочного фронта.

Техническая характеристика виброрыхлителей приведена в табл.13. 6.

Таблица 13.6.

Параметры вибрационных рыхлителей

На базе этих виброрыхлителей для Ш…УII климатических зон при годовом грузообороте до 400…500 тыс. т может быть предложена технологическая схема для выгрузки смерзшихся грузов в бункерное приемное устройство (рис.13.1.7). Надвиг полувагонов на разгрузочном фронте обеспечивает маневровое устрой­ство 1 типа МУ-12М. Виброрыхлитель 2 навешивается на грузовой крюк элек­тротали, перемещающейся по балке стационарного портала 3. С помощью элек­тротали виброрыхлитель перемещается в вертикальном направлении.

Маневровое устройство подает полувагон 4 под виброрыхлитель ДЛ-6С (BI-643), после чего производится вертикальное заглубление шты­рей последнего. По окончании рыхления массива над люками и выгрузки груза виброрыхлитель под­нимают и надвигают следующую часть полувагона. Люки у полувагона откры­вают по мере их продвижения в зону действия рыхлителя.

Остатки груза, задержавшиеся на деталях кузова, удаляются из него под дей­ствием вибрации во второй приемный бункер. Во время рыхления направляю­щая рама для штыревых рыхлителей должна быть опущена на верхний обвязоч­ный пояс полувагона. Число перестановок виброрыхлителя по вагону 14…21. После разгрузки люки полу­вагонов за­крывают люкоподъемниками 7, Из прием­ных бункеров 5 груз пода­ется в зону длительного хранения склада конвейерами 6.

Если годовой грузопоток превышает 500 тыс.т, а ТГК находится в III…VII зонах, то одним из конкурирующих вариантов может быть схема с двумя разгру­зочными фронтами (рис.13.1.8). Бурорыхлительные машины 1 с вибрационными очистными устройствами подвешиваются к стационарным порталам 2 на канатах 3 механизма подъ­ема 4. Рама машин перемещается по направляющим портала. Через приемные бункеры 5 груз по конвейерам 6 подается на склад.

Схемой предусмотрены устройства контроля и регулирования скорости надвига вагонов, концевые выключате­ли, предохраняющие механизмы от перегрузок. Открывание люков производится операторами с мостков, расположенных на уровне пола вагона, зачистка вагонов от остатков груза выполняется накладными вибраторами, а закрывание люков – с помощью типовых люкозакрывателей. Выбирая техническое оснащение грузового фронта, следует рассматривать варианты возможных технических решений.

Например, с бурорыхлительными машинами БРМ-80, БРМ-110 следует сравнить бурофрезерную рыхлительную машину РБВ-110. Ее отличительной конструк­тивной особенностью является: использование ориги­нального предохранитель­ного механизма, защищающего основной привод от перегрузки и бурофрезы от поломки, а также применение свободно плавающего рабочего органа (тра­версы с бурофрезами и приводом), снабженного пружин­ными амортизаторами в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, позволяющими сущест­венно снизить динамические нагрузки, воспринимаемые конструкцией машины и уменьшить силовые нагрузки на металлоконструкцию портала. Машина РБВ-110 имеет следующие параметры:

Производительность, т/ч…………..200…300

Мощность двигателя, кВт………….55 х 2 = 110

Количество бурофрез……………….4

Диаметр бурофрез, мм……………...620

Колея, мм……………………….…...5230 (4900)

Усилие подачи, кН………………….до 50

Скорость подачи (средняя), м/с……0,02…0,03

Усилие лебедки подъема, кН……....110

Габаритные размеры, мм:

длина……………………4672

ширина………………… 10850

высота…………………..12300

Масса, кг…………………………….28720

в том числе:

рыхлителя……………….10800

портала…………………..15720

лебедки подъема…………2200

В характеристиках машин указана производительность, величина которой изменяется в довольно широких пределах. Эти изменения объясняются физико-механическими свойствами грузов, прочностью их смерзания. Для уменьшения прочности смерзания при механическом рыхлении предложена термобуровая установка. Она предназначена для выгрузки сильносмерзшихся навалочных грузов из полувагонов и платформ на повышенных путях железнодорожных складов, бун­керных приемных устройствах и др. Рабочим органом машины является комплект термобуров, с помощью которых производится восстановление сыпучести сильносмерзшегося груза и его выгрузка из полувагона. Уменьшение прочности смерзшегося груза и его высокоэффективная выгрузка достигается с помощью горячего воздуха, подаваемого к грузу и его разрушение механическим бурением.

Машина может применяться в навесном исполнении на кране, на непод­вижном или самоходном портале. Она позволяет восстанавливать сыпучесть и выгрузку сильносмерзшихся грузов любой прочности (песка, угля и т.п.). Внедре­ние такой машины в зависимости от объема поступления груза позволяет высво­бодить от 6 до 8 грузчиков и в 3 раза сократить простой вагонов под выгрузкой. Машина имеет следующие характеристики:

Средняя продолжительность выгрузки смерзшегося

груза (прочность более 8 МПа) из одного полувагона, ч………. 1,5…2,0

Установочная мощность:

трубчатых электронагревателей комплекта буров (4 шт.), кВт….113,0

привода вращения буров, кВт……………………………….…..…113,0

Диаметр рабочего органа (бура), мм……………………….………620

Ширина захвата рабочих органов, мм……………………….…….2600

Температура воздушного потока, входящего в груз, °С …….…. 250…600

Привод вращения буров и электронагреватели включаются поочередно, поэтому потребляемая мощность не превышает 113 кВт.

Особую проблему с выгрузкой создают смерзшиеся насыпные пластичные грузы, обладающие повышенной слипаемостью. Такие грузы требуется сначала рыхлить, а потом проталкивать через люки. С такой задачей поможет справиться машина экскаваторно-клинового типа. На ее основе построена схема разгрузоч­ного фронта для глины (рис.13.2). Она рекомендуется для складов, расположен­ных в I…VI климатической зоне при грузопотоке до 500 тыс. т/год.

13.2. Разгрузочный фронт с машиной экскаваторно-клинового типа

Машина 4 имеет портал, по ригелю которого поперек вагона перемещается тележка 5 с ковшовым скребком 11 и клиновой штангой 12. Для операторов, от­крывающих люки, предусмотрены откидные площадки 7. Перемещение полуваго­нов на разгрузочном железнодорожном фронте и фиксацию их в процессе выгрузки обеспечивает маневровое устройство 1. Удаление остатков груза из полувагона осуще­ствляется вибратором непрерывного действия 3 или накладным вибратором.

На выходе с разгрузочного фронта установлен люкоподъемник 2. Для отбора и перемещения выгруженного груза от повышенного пути исполь­зуется бульдо­зер 9. Машина экскаваторно-клинового типа имеет следующие параметры:

Производительность, т/ч........... ............. ……… 100

Ширина ковша, мм.................................. ……... 1000

Усилие на зубьях ковша, кН:

вертикальное ..................................... ……… 50

горизонтальное................................... ……… 10

Скорость перемещения клиновой штанги, м/с…0,4

Ширина клинового скребка, мм.............. …………790

Скорость передвижения тележки по

порталу, м/с……………………………………… 0,3

Суммарная мощность электродвигателей

приводов, кВт.......................................... ………… 80

Габаритные размеры, мм....................... ……… 11350x6360x10355

Масса, кг ................................................ …………19000

Пластичные грузы могут с помощью экскаваторно-клиновой машины разгру­жаться и на грузовом фронте бункерного типа. Надо лишь предусмотреть уста­новку комкорыхлителей, через которые груз поступает в приемный бункер и да­лее через конвейерную систему в зону длительного хранения либо непосредст­венно в производство.

При высокой прочности смерзания, характерной для V…VIII климатических зон, при годовом грузопотоке до 500 тыс.т перед подачей вагона на разгрузочный фронт рекомендуется постановка его в гараж разморажи­вания с газовыми инфра­красными излучателями. После пленочного оттаивания груза, которое происхо­дит за 25…30 мин полувагон подается на разгрузочный фронт, оснащенный буро­рыхлительной машиной и бункерным приемным устройством. Надвиг полувагона обеспечивается стационарным маневровым устройством. Рыхление, выгрузка и удаление остатков груза из полувагона производятся через открытые люки буро­рыхлительной машиной, оснащенной вибратором непрерывного действия, при­менение которого улучшает условия работы фрез и сокращает время выгрузки. Производительность разгрузочного ком­плекса - 1 вагон/ч. Для подъема крышек люков на выходе с разгрузочного фронта устанавливается люкоподъемник. Из приемных бунке­ров груз с помощью вибропитателей подается на конвейеры итранспор­тируется на склад. Техническая характеристика гаража размораживания на одно стойло с газовыми инфракрас-ными излучателями приведена ниже:

Максимальная теплопроизводительность, ГДж…. 12,5

Расход природного газа, м³/ч .............. 125…300

Габаритные размеры, мм............................ ………. 14000x9780x6400

КПД использования тепла, %............... ……….. 27

При грузопотоке около 1 млн. т/год в суровых условиях V…VIII климатиче­ских зон предусматривают (рис. 13.3) гараж размораживания 4 комбинированного типа вместимостью 8; 10; 12 и более полувагонов и стационарный роторный вагоноопрокидыватель 3. Подача полувагонов в вагоноопрокидыватель производится электротолкателем (на рис. не показан). Для измерения глубины противания смерзшегося груза в гараже размораживания предусмотрено специальное устройство 5 штыревого типа. Поданный в ротор вагоноопрокидывателя полувагон за­крепляется упорами, и приводом 1 ротор поворачивается на 160-170°. Груз через решетки поступает в приемный бункер , откуда ленточными конвейерами передается на склад. После возвращения полувагона висходное положение оператор проверяет степень разгрузки и при необходимости опускает на верхнюю обвязку кузова накладные вибраторы 2. Подвергнутый вибрации полувагон опрокидывается вторично для очистки от остатков груза. Из ротора порожний вагон выталкивается следующим вагоном, подаваемым под выгрузку, а затем убирается маневровым устройством. Гараж размораживания и вагоноопрокидыватель располагаются на разных железнодорожных путях. Характеристика гаражей размораживания (тепляков) приведена в табл. 13.7.

АП

13.3. Разгрузочный фронт с тепляком и вагоноопрокидывателем

Таблица 13.7.

Параметры гаражей размораживания комбинированного типа

Принцип действия рассмотренных выше машин и механизмов для раз­грузки смерзшихся грузов основан на механическом воздействии на подвиж­ной состав или груз. Они уже нашли более или менее широкое практическое применение.

В настоящее время ведется разработка конструкций установок для раз­грузки и очистки вагонов от примерзшего груза, использующих принцип электромагнит­ного воздействия. Так, на Каширской ГРЭС испытана экспериментальная уста­новка магнитно-импульсной ударной системы (МИУС), которая работает сле­дующим образом. К стенке кузова полувагона, а также к его днищу подводят ин­дукторы (соленоиды с подсоединенными к ним стальными пластинами, предна­значенными для метания в стены и пол вагона).

При разрядке импульсных кон­денсаторов в катушках индукторов возникает сильное переменное электромаг­нитное поле, наводящее в пластинах ответное магнитное поле той же полярности. Взаимодействие обоих полей приводит к рез­кому движению (удару) метаемых пластин на стенку кузова полувагона, в резуль­тате чего металлическая обшивка его прогибается, а примерзший груз отстает от стенки.

Испытания показали, что отделение смерзшегося угля происходит от боковых стенок даже тех соседних секций полувагона, которые не подвер­гались обработке электроимпульсным методом. Минимальный расход накоплен­ной в конденсато­рах энергии на отделение примерзшего угля от 1 м² боковой поверхности состав­ляет 2250 кДж.

Внедрению установки препятствует то, что смерзшийся уголь остается в мес­тах повышенной жесткости (в углах полувагона, у вертнкалышх стоек и на хреб­товой балке). Работы по ее усовершенствованию продолжаются. Данная уста­новка эффективна для борьбы с зависанием сыпучих материалов в бункерах..

Продолжаются работы по созданию электрофизической установки (ЭФИУ) для пленочного разогрева смерзшегося материала, основанной на использовании индукционного нагрева металлических кузовов полувагонов. Эксперименталь­ные установки ЭФИУ, испы­танные в промышленных условиях, выполнены в двух вариантах. В варианте, разработанном с участием ПромтрансНИИпроекта, вагон останавливается пе­ред вагоноопрокиднвателем и к нему (к днищу, торце­вым и боковым стенкам) подводятся специальным механизмом плоские индук­торы (рис.13.4, а)

13.4. Схемы электрофизических установок индукционного нагрева кузова

Во втором варианте, разработанном ИГД им.А.А.Скочинского, индукто­ры устанавливают стационарно по обе стороны железнодорожного пути с зазором, необходимым для продвижения состава, и пленочный разогрев осуществляют в процессе движения вагонов (рис.13.4, б). Сильное переменное электромагнит­ное поле воздействует на металлические стенки, обусловли­вая их интенсивный на­грев.

Необходимо отметить, что первый вариант, более сложный по конструк­ции и эксплуатации, так как содержит механизм подвода индукторов, зна­чительно эф­фективнее и экономичнее, поскольку индукторы прижимаются к поверхности по­лувагонов. Во втором варианте днище полувагона не прогревается и наличие боль­шого зазора снижает эффективность разогрева. Таким образом, при разработке схем комплексной механизации выгруз­ки смерзшихся насыпных грузов к практическому рассмотрению могут быть приняты разнообразные варианты, основанные на применении электромеханических установок. Окончательный выбор схемы предопределяется технико-экономическими расчетами.