焦罐搬运起重机(提升机)是干熄焦装置的关键设备,是将红焦搬运至干熄槽的专用设备。由于干熄焦系统的自动化程度很高,焦罐搬运起重机作为整个系统的组成设备,与焦罐运载车、运载车夹紧对位装置(A.P.S )、焦炭装入装置均有联锁互动的要求。其载荷固定、搬运轨迹固定、工艺明确。因此,焦罐搬运起重机可以依据设定的运行曲线程序控制运行,必要时也可人工干预。
1 主要结构形式
焦罐搬运起重机由钢结构、起升机构、运行机构、吊具及焦罐盖、电气设备、导电电缆拖车、检修起重机等部分组成。
1.1 钢结构
钢结构由主结构车架、司机室、机器房、导向架、检修起重机轨道和梯子平台栏杆等组成。导向架是为保证焦罐迅速、准确地升降而设计的桁架结构。在提升塔处,导向架与井架上的固定导向架、运载车上的移动导向架对位后,使焦罐在整个升降过程中均在导向架中运行,满足了高速起升的要求。
1.2 起升机构
起升机构具有起升高度大、起升速度快、可靠性要求高的特点。目前,在国内起升机构有下列3种形式。
(1) 带应急电动机的起升结构。由单电动机通过减速器驱动双卷筒,带动钢丝绳缠绕系统使吊具升降,主电动机对侧设置应急电动机及离合机构。正常工作时,主电动机驱动减速器卷筒带动载荷升降,当主电动机出现故障时,用离合器将应急电动机接到主传动链上,由应急电动机驱动卷筒。应急状态下起升速度很小,整机效率大大降低,一般只能将载荷放下,不具备实际的生产意义。一旦主电动机出现故障,必须马上解决。这种传动形式可见于新日铁设计的提升机,适用于6m及6m以下的焦炉。
(2) 行星减速器双电动机起升结构。由两台同规格的电动机通过1台行星减速器驱动双卷筒,带动钢丝绳缠绕系统使吊具升降。如果1台电动机出现故障,另1台电动机可以长期正常工作,以半速稳定运行,而且整个传动链上各零件均不超载。此种传动形式适用于7m及7m以下的焦炉。
(3) 行星减速器4电动机4卷筒起升结构。由4台同规格电动机通过1台行星减速器,驱动对称布置的4个卷筒组,带动钢丝绳缠绕系统使吊具升降。无论1台或同轴的两台电动机出现故障,机构均可以降速使用,整个传动链上的各部件不超载,安全可靠性极高。设置紧急制动器直接作用于卷筒,提供更可靠的安全保护。此种传动形式适用于7.63m以上焦炉,整体平稳可靠,但成本相对较高,国内目前还未有使用。
1.3 运行机构
运行机构具有运行距离短、定位精度高、可靠性要求高等特点,国内运行机构有下列4种形式。
(1) 两侧单电动机集中驱动。运行机构由两套独立的机构组成,分别布置在车架的两侧。一侧为正常的运行机构,由单电动机通过一级减速器、传动轴、二级减速器驱动车轮组;另一侧为应急运行机构,由应急电动机通过离合器、一级减速器、传动轴、二级减速器驱动车轮组。正常运行机构侧出现故障时,将应急机构侧离合器合上,使用应急机构低速运行。
(2) 一侧单电动机集中驱动。由第1种形式发展而来,将独立的应急机构去掉,应急电动机和离合器布置在正常电动机的对侧。正常电动机通过一级减速器、传动轴、二级减速器驱动车轮组,由离合器控制应急电动机是否驱动传动链。这种运行机构的布置方式相对第1种形式整体重量下降,转动惯量降低。电动机出现故障时,将离合器合上,使用应急电动机工作。与第1种形式相同,应急状态下运行速度很小,整机的效率大大降低,不具备实际的生产意义。一旦主电动机出现故障,必须马上解决,才能满足工艺连续性的要求。该运行通常配合带应急电动机起升结构形式,可在6m及6m以下焦炉中使用。
(3) 一侧双电动机行星减速器集中驱动。由第2种形式发展而来,由两台同规格电动机驱动行星减速器进行速度叠加,实现正常的运行速度。如果1台电动机出现故障,另1台电动机可以半速长期正常工作。而且整个传动链上各零件均不超载,可满足生产工艺的连续性要求。国内各焦化厂通常配合行星减速器双电动机起升结构形式在6m及6m以下焦炉上采用。
(4) 四角分别驱动是在小车四角分别设置独立的运行机构,通过电气控制保持同步运行。每一角均由两台同规格电动机、行星减速器、制动器、传动件、车轮组组成。即使一角出现故障,整机仍能稳定运行。这种运行机构布置方式相对其他形式设备增多,整体重量增加,但安全可靠性大大加强。主要是配合行星减速器4电动机4卷筒起升结构形式在7.63m及7.63m以上焦炉采用。
4种运行机构各有优缺点,对应不同规格干熄焦装置配套焦罐搬运起重机,均能满足工艺要求,且国内均有能力制造。但第1种形式已经很少采用,目前第3种形式国内采用较多,第4种形式国内还没有应用。
1.4 吊具
吊具由上下框架、两组滑轮组、两组夹钳式吊钩、导向轮、焦罐盖等组成。上下框架之间用夹钳式吊钩的四连杆机构和链条相连。吊具采用四连杆机构夹钳式吊钩,四连杆的上铰点在上框架上,下铰点在下框架上,当下框架落座后,上框架的重力使吊钩张开,当起升机构提升上框架时,使吊钩闭合。
焦罐盖的功能是防止罐内红焦高温对起重机的不良影响,并可防止粉尘飞扬。焦罐盖框架通过导向滑杆与吊具的上框架相连。焦罐盖的隔热层厚度为100mm ,隔热层下面的耐热钢板通过特制的螺栓组与框架连接,以固定隔热层。
1.5 电气控制
焦罐搬运起重机均采用变频调速控制系统。设立了独立的PLC控制系统,带有与干熄焦中央控制室PLC系统的接口,便于起重机在正常及事故状态下各种信息的传送。同时还具有操作室手动操作和联动操作、中央控制室PLC联动操作、机械室更换钢丝绳操作等多种操作方式。通过PLC程序控制、传感器的精确检测和与其他系统的连锁,焦罐搬运起重机的定位精度可保持在起升±45mm,运行±20mm以内。
2 性能参数
由于国内焦炉规格的不同,干熄焦装置焦罐搬运起重机所对应的载荷也不同。目前国内的干熄焦装置的能力一般在100~160t/h,单位循环时间为7~8min,相对比较固定。对应的焦罐搬运起重机起升速度一般在20~30m/min,运行速度一般在40~60m/min。实践证明这样的速度在保证较高生产率的同时,可以保持很好的稳定性,有利于设备的安全稳定生产。
3 结束语
国内已经投产的焦罐搬运起重机近40台,早期均是从日本、乌克兰进口的产品,技术相对落后,配套干熄炉装置的生产率低。随着焦化产业的发展,国内厂家陆续开发出了相配套的焦罐搬运起重机,并在国内各大焦化厂得到了广泛应用,现已达到国际先进水平。目前,国内还没有投产的7.63m焦炉干熄焦配套用焦罐搬运起重机,随着焦炉大型化、自动化的发展趋势,焦罐搬运起重机将向着大型化、自动化、系统化的方向发展。