Вибір вуглезавантажувальних вагонів при проектуванні коксохімічних заводів

Вибір вуглезавантажувальних вагонів при проектуванні коксохімічних заводів

Вуглезавантажувальні вагони

різні вуглезавантажувальні конструкцій вагонів

Вуглезавантажувальні вагони є основними машинами для обслуговування коксових печей.

Вони пересуваються, по верху коксової батареї по рейкових шляхах, покладеним на металевих опорах. Вуглезавантажувальні вагони діють у комплексі з іншими коксовими машинами--коксовиштовхувачами, дверезнімальними машинами і гасильними вагонами, робота яких визначається графіками видачі коксових печей.

Вуглезавантажувальний вагон сучасної конструкції виконує визначена кількість операцій. Ці операції, віднесені до обслуговування однієї печі, утворять цикл роботи завантажувального вагона. Нижче приводяться елементи циклу, виконувані в заданій технологічній послідовності:

1) установка вагона по осі затворів вугільної вежі;

2) відкривання затворів вугільної вежі;

3) включення пневмообрушення (при необхідності) ;

4) заповнення бункерів вагона шихтою і зважування;

5) вимикання пневмообрушення;

6) закривання всіх затворів вугільної вежі;

7) пересування вагона до печі;

8) установка вагона по осі печі, що завантажується;

9) зняття люкознімами двох крайніх кришок;

10) опускання телескопів і відкривання шиберів двох крайніх бункерів;

11) спуск шихти в піч із крайніх бункерів;

12) підйом телескопів і закривання шиберів крайніх бункерів;

13) збирання шихти в крайніх люків;

14) установка люкознімами двох крайніх кришок;

15) зняття люкознімами середньої кришки;

16) опускання телескопа і відкривання шибера середнього бункера;

17) спуск шихти в піч із середнього бункера і планування;

18) підйом телескопа і закривання шибера середнього бункера;.

19) збирання шихти в люка середнього бункера;

20) установка люкознімальної середньої кришки;

21) чищення двох стояків;

22) обслуговування двох стояків (кришки стояків, клапани і крани);

23) пересування вагона до вугільної вежі.

Відповідно до хронометражних даних, отриманими при іспиті вагона на Жданівському коксохімічному заводі, загальний час на обслуговування однієї печі коливається від 600 до 900 сек. Велика тривалість відноситься до випадку, коли одна вугільна вежа обслуговує чотири батареї. При цьому шлях пересування вагона значно збільшується, а час на пересування складає приблизно 40% загального часу на обслуговування однієї печі, для виконання перерахованих операцій вуглезавантажувальний вагон має наступні вузли і механізми:

1) механізми для відкривання-закривання шиберів бункерів і опускання-підйому телескопів;

2) прийомні бункери заданої ємності;

3) механізми пересування всієї машини;

4) ваговий механізм;

5) механізм для чищення стояків;

6) механізм для струшування шихти;

7) механізм для відкривання-закривання затворів вугільної вежі;

8) механізм для зняття й установки кришок завантажувальних люків і чищення їх від нагару;

9) механізм для відкривання-закривання кришок стояків і кранів паро інжекції;

10) пристрій для автоматичного включення пневмообрушення шихти в бункерах вугільної вежі;

11) пристрою для автоматизації набору шихти в бункери вуглезавантажувального вагона і вивантаження її в коксову піч;

12) датчики для точної установки вуглезавантажувального вагона по осі коксової печі, що обслуговується;

13) установку для створення штучного клімату в кабіні машиніста (по окремому замовленню);

14) силове електроустаткування, електровимірювальну апаратуру, а також устаткування для керування блокуваннями, сигналізацією і висвітленням;

15) металоконструкцію, що складає основний каркас машини зі сход, огородженнями і площадками.

Крім того, на вуглезавантажувальному вагоні встановлені дві кабіни керування. Коксові печі завантажуються шихтою за графіком, звичайно безпосередньо за видачею з печі коксу. Відповідно до правил технічної експлуатації розривши в часі між видачею коксу і завантаженням шихти не повинний перевищувати 15 хв .

Перед завантаженням коксової печі шихтою вуглезавантажувальний вагон повинний бути встановлений так, щоб осі випускних отворів бункерів збігалися з осями завантажувальних люків печі. Точність установки вуглезавантажувального вагона, тобто розбіжність осей, що допускається, повинна знаходитися в межах ±25 мм. Під час завантаження телескопи повинні бути опущені і щільне прилягати до завантажувальних люків. Цим забезпечується гарний напрямок шихти в піч і усувається висипання її через щілини. Кількість бункерів на вагоні визначається кількістю завантажувальних люків коксової печі, тобто .її конструктивними особливостями.

Необхідна ємність бункерів вагона визначається корисним обсягом коксової печі і коливається в межах від 16 до 38,2 м3. На коксохімічних заводах працюють трьох і чотирьох бункерні вуглезавантажувальні вагони, значно рідше застосовуються п'яти бункерні. Типовим вагоном у даний час вважається трьох бункерний з максимальною корисною ємністю бункерів 26 м3. Однак у зв'язку з будівництвом нових коксових печей великої ємності корисна ємність бункерів нового трьох бункерного вагона збільшена до 38 м3.

Вуглезавантажувальний вагон керується одним машиністом. Режим роботи трьох змінний.

Температурні умови на верху коксових печей, особливо влітку (55--65°), дуже важкі для обслуговуючого персоналу і для роботи електроустаткування і механізмів.

Вугільний і абразивний коксовий пил, а також шкідливу, зухвалу корозію металу, гази є постійним середовищем, у якій працюють вуглезавантажувальні вагони.

Окремі частини вагона (бункера, шибери, телескопи й ін.) піддаються дії полум'я, що виривається з коксової печі в період її завантаження. При проектуванні механічної й електричної частин вуглезавантажувального вагона необхідно враховувати всі ці обставини. Маючи у виді тяжкі умови експлуатації, для обслуговування двох коксових батарей з 61 піччю в кожній установлюють три вуглезавантажувальних вагони, з яких два є робітниками, а третім-резервним. При чотирьох батареях установлюють п'ять вуглезавантажувальних вагонів, з яких чотири є робітниками, а п'ятий -- резервним.

Трьох бункерний вуглезавантажувальний вагон конструкції КБ Коксохіммаша. Вагон обладнаний ваговим механізмом, що дає можливість контролювати вагу шихти, що завантажується в коксові печі.

Операції відкривання-закривання шиберів вагона й опускання-підйому телескопів здійснюються електромеханічними приводами 3 і, таким чином, цілком механізовані.

На головних балках 4 металоконструкції вагона розташовані індивідуальні електроприводи механізму пересування 5, зубчасті передачі яких працюють у сталевих корпусах, що забезпечує їхню надійну роботу і змащення. Плавна зупинка машини виробляється за допомогою гідроелектричного гальма.

Запропоновані інженера Б. В. Березіним механізми для чищення стояків 6 дають можливість машиністу здійснювати цю операцію, не виходячи з кабіни вагона.

Дві кабіни 7, де зосереджена керування механізмами вагона, забезпечують машиністу гарну видимість при пересуванні машини в обидва боки і поліпшує умови для безпечної роботи, особливо в нічний час.
Нагорі бункерів 8 установлені регульовані телескопічні лійки 2.

Механізми шиберів і телескопів обладнані трьома електромеханічними приводами для роздільного кнопкового керування кожним шибером і телескопом.

Механізм чищення стояків з вільним падінням настовбурчуючи системи інж. Б.В. Березіна. Кількість механізмів установлюється по кількості газозбірників на батареї, що обслуговується.

Гальмова система механізму пересування -- гідроелектрична.

Змащення -- централізована, від ручного привода.

Електроустаткування і пускова апаратура -- закритого виконання.

Спочатку встановлені на вуглезавантажувальному вагоні досвідчені люко-знімні машини з пневматичними приводами виявилися при іспиті недостатньо працездатними і згодом були замінені люко-знімними машинами з електромеханічними приводами.

Конструкція вуглезавантажувального вагона фірми Копперс. По корисній ємності бункерів, по розмірах колії і габаритам вагон цілком пристосований для обслуговування вітчизняних типових коксових печей.

Вуглезавантажувальний вагон постачений ручним приводом для відкривання-закривання шиберів і .підйому-опускання телескопів, а також механізмом для чищення стояків, що вимагає застосування ручної праці. Кабіни керування розташовані під робочою площадкою.

Вуглезавантажувальний вагон фірми Копперс люкознімом і механізмом для чищення гнізд люків не обладнаний. Установлені на вагоні ваги вантажопідйомністю до 20 т зменшують габарити верхньої обслуговуючої площадки, що в наших умовах утрудняє експлуатацію вагона,

Механізм пересування вагона складається з двох індивідуальних електроприводів, зубчасті передачі яких закриті кожухом з листової сталі. Гальмо механізму пересування -гідроелектричний. Для поліпшення сходу шихти з бункерів на кожнім бункері встановлений електровібратор.

Трьох бункерний вуглевантажний вагон нової конструкції КБ Коксохіммаша.

Вагон призначений для обслуговування типових коксових печей. На відміну від описаних вище конструкції новий вуглезавантажувальний вагон обладнаний:

1) люкознімами машинами з пневмо-скребковим збиранням шихти (виконують операції

знімання-установки кришок, чищення кришки, що ущільнює поверхонь, і рами завантажувального люка, а також збирання шихти в люків з однієї установки куті вагона, з установки, при якій виробляється завантаження коксової печі шихтою);

2) механізмом обслуговування стояків і кранів паро інжекції;

3) пристроями для автоматизації набору шихти в бункери вуглезавантажувального вагона і вивантаження її в коксову піч;

4) датчиком для точної установки вуглезавантажувального вагона по осі коксової печі, що обслуговується;

5) новими механізмами для чищення стояків;

6) кабіною для машиніста, розташованої внизу, під робочою площадкою;

7) новими механізмами для відкривання-закривання затворів вугільної вежі;

8) установкою для кондиціонування повітря в кабіні машиніста.

Вуглезавантажувальний вагон нової конструкції КБ Коксохіммаша виготовлений Слов'янським машинобудівним заводом коксохімічного устаткування.

Вуглезавантажувальний вагон для коксових печей великої ємності виготовлений але проекту КБ Коксохіммаша на Слов'янськом машинобудівному заводі коксохімічного устаткування. Такі вагони призначаються для нових коксових печей великої ємності, побудованих по проекті Гіпрококсу на Ясиновським коксохімічному заводі і Кузнецьком металургійному комбінаті, і мають по трьох бункера загальною корисною ємністю 3-8,2 м3.Всі основні процеси по завантаженню бункерів і вивантаження шихти в коксові печі механізовані й автоматизовані. Для Кузнецького металургійного комбінату вуглезавантажувальний вагон виготовлений з нижнім розташуванням, кабіни для машиніста.

Дані, необхідні при проектуванні вуглезавантажувального вагона

При проектуванні вуглезавантажувальних вагонів необхідно враховувати наступні дані:

1) корисну максимальну ємність бункерів (у кубічних чи метрах у тоннах);

2) кількість бункерів;

3) вологість шихти;

4) насипна вага шихти;

5) граничні габарити машини (висоту, довжину і ширину);

6) колію вагона (відстань між осями рейок);

7) тип рейок;

8) висоту стояка максимальну (при застосуванні похилих газозбірників);

9) кількість механізмів для чищення стояків (по числу газозбірників);

10) відстань між осями завантажувальних люків коксової камери, а також між осями крайніх завантажувальних люків і стояків;

11) припустиме навантаження на ходове колесо (у тоннах);

12) рід струму (постійний чи перемінний);

13) робоча напруга;

14) розташування тролейних проводів для харчування струмом машини;

15) крок печей;

16) конструкцію завантажувального люка і кришки печі;

17) конструкцію шиберів вугільної вежі;

18) відстань між осями затворів вугільної вежі. Крім того, повинні бути враховані і спеціальні вимоги замовника до вуглезавантажувального вагона.

КОНСТРУКЦІЯ І РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ ВУГЛЕЗАВАНТАЖУВАЛЬНОГО ВАГОНА

Пересування вуглезавантажувального вагона на коксовій батареї здійснюється по залізничних рейках типу 1а нормального прокату.

Механізм пересування вуглезавантажувального вагона є одним з найбільш відповідальних на машині. З огляду на значимість цього механізму і дуже тяжкі умови, у яких він працює, питанню проектування механізму пересування вагона повинне бути приділена особлива увага. Аналіз експлуатаційних умов, у яких працює вуглезавантажувальний вагон, показує, що напруженість роботи механізму пересування залежить головним чином від того, як розташована вугільна вежа стосовно коксових батарей.

Схеми розташування коксових батарей з однією вугільною вежею на чотири і на дві коксові батареї. З порівняння схем видно, що при обслуговуванні першої чи четвертої батареї вуглезавантажувальний вагон в одному випадку проходить шлях майже вдвічі більший, ніж в іншому. При одній вугільній вежі на чотири батареї максимальна довжина шляху вагона складає близько 205 м, а при одній вугільній вежі на двох батарей близько 110 м.

Механізм пересування вуглезавантажувального вагона конструкції КБ Коксохіммаша

Механізм вагона складається з двох роздільних приводів, з'єднаних між собою електричним валом.

Кожен привод складається з електродвигуна, редуктора, ходового колеса, що має подвійні реборди. На другому кінці двигуна встановлене гідроелектричне гальмо. До гальмового шківа прикріплений на фланці квадратний хвостовик, за допомогою якого механізм може приводитися в рух вручну (аварійний привод). Корпус редуктора виготовляють з литої сталі зі спеціальною площадкою для установки електродвигуна. За допомогою кронштейна сполучна вісь зв'язує редуктор з головною балкою вагона . До нижньої частини припливів на корпусі редуктора прикріплюють окремі букси. Навантаження від головної балки сприймають чотири пружини, установлені на верхніх площинах припливу.

Пружини є амортизаторами, що зм'якшують поштовхи й удари, що охороняє кладку печей від руйнування. Таким чином, нижня частина корпуса редуктора з кронштейном і припливами є як би балансирною рамою механізму.

Усі шестірні редуктора працюють у масляних ваннах. Механізм змонтований на підшипниках кочення. Якщо потрібно відокремити механізм пересування від іншої частини вагона, знімають вісь . Коли виникає необхідність викотити тільки ходове колесо із шестірнею, знімають болти кріплення окремих букс, кришки і нижню частину корпуса редуктора .

МЕХАНІЗМИ ШИБЕРІВ І ТЕЛЕСКОПІВ ВУГЛЕЗАВАНТАЖУВАЛЬНОГО ВАГОНА

Процес завантаження коксової камери шихтою завжди зв'язаний з відкриванням шиберів і опусканням телескопів, установлених на вихідних отворах кожного бункера.

Після того як печі завантажать, шибери закривають, а телескопи піднімають.

Керування шиберами і телескопами на багатьох вуглезавантажувальних вагонах старої, конструкції здійснюється машиністом вагона вручну. На вагонах нової конструкції ці операції цілком механізовані й автоматизовані.

Відповідно до діючого технічними умовами керування шиберами і телескопами повинне бути роздільне. Роздільне керування шиберами і телескопами створює великі зручності в роботі. Часто один з бункерів розвантажується швидше іншого і зайвий час піддається впливу полум'я. Це приводить до швидкого виходу з ладу бункера і механізмів, що знаходяться на ньому. При роздільному керуванні створюється можливість закрити шибер, підняти телескоп, закрити кришкою завантажувальний отвір печі і тим самим охоронити деталі бункера від впливу полум'я.

Схема керування шиберами і телескопами повинна забезпечувати наступну послідовність роботи механізмів: опускання телескопа; відкривання шибера; закривання шибера; підйом телескопу.

При цьому необхідно, щоб кожна наступна операція починалася тільки після закінчення попередньої; наприклад, доти, поки цілком не опуститься телескоп, шибер не повинний відкривати вихідного отвору бункера, чи навпаки, поки шибер цілком не закриється, телескоп не повинний підніматися, і т.д. Якщо ж шибер буде відкриватися в той час, коли телескоп ще не опустився і не прикрив люка, то шихта буде висипатися на крайки люка, і це перешкодить правильній установці телескопа.

Відповідно до правил технічної експлуатації, що передбачають рівномірне завантаження коксових печей, прийнятий наступний порядок розвантаження бункерів вагона.

1. При трьох бункерах опускаються всі телескопи, а потім одночасно відкриваються шибери всіх бункерів із включенням струшуючих пристроїв. Спуск шихти із середнього бункера припиняють після вивантаження половини його ємності. Після припинення сходу шихти з крайніх бункерів включається планер. Під час планування в піч подається залишок шихти із середнього бункера.

У момент закриття шиберів у всіх бункерів з чи шихтою в одного з них повинне виключатися і струшуюче пристрій (якщо струшуюче пристрій має загальний привод). У противному випадку шихта усередині бункерів утрамбується, що утруднить подальше її вивантаження.

2. При чотирьох бункерах зберігається такий же порядок розвантаження, як і при трьох, з тим лише розходженням, що одночасно закривають шибери двох середніх бункерів.

Опис конструкції шибера і телескопа

Конструкція шибера і телескопа складається з наступних деталей.На вихідному отворі кожного бункера приварений прямокутний фланець, до якого на болтах прикріплюють литий чавунний корпус шибера. Корпус шибера складається з двох частин, верхньої і нижньої, що утворюють паз, по якому може рухатися прямокутний плоский шибер. До нижньої частини корпуса шибера прикріплений болтами литий циліндричний патрубок, внутрішній діаметр якого дорівнює 430 мм. Зовнішня поверхня циліндричного патрубка служить направляючої для рухливого циліндричного патрубка, називаного телескопом.

До верхньої частини корпуса шибера прикріплюють литі чавунні кронштейни, на яких монтують важелі для привода шибера і телескопа. Шибер виготовляють з листової сталі товщиною 16 мм.

Конструкція листового шибера виключає розсипання шихти при пересуванні вагона і прийнята як типова для всіх машин, що знову виготовляються.

Як буде показано нижче, загальна довжина листового шибера виконується різної в залежності від кінематики механізму шиберів і телескопів.

Нижче приводиться опис гідравлічного, пневматичного й електромеханічного приводів і кінематики для механізмів шиберів і телескопів.

Гідравлічний привід механізмів шиберів і телескопів

Ручне відкривання шиберів і телескопів є дуже трудомісткою операцією, особливо якщо врахувати умови роботи машиніста при високій температурі, наявності шкідливих газів і великої кількості коксового і вугільного пилу.

Уперше механізація операцій відкривання-закривання шиберів і підйому-опускання телескопів була зроблена по проекті конструкторського бюро Коксохіммаша в 1949 р. за допомогою гідроприводів.

Схема гідравлічного пристрою для приводу шиберів і телескопів чотирьох бункерного вагона. За цією схемою нагорі робочої площадки вагона установлюють вісім гідро циліндрів /, по двох на кожен бункер, з яких один гідро циліндр служить для приводу шибера, іншої для приводу телескопа.

Робоча рідина від гідронасоса, що приводиться в рух електродвигуном, надходить на розташований у кабіні машиніста пульт керування. Безпосередньо в насосної установки, а також у кабіні встановлені манометри, що показують тиск у гідравлічній системі.

Під час переключення кранів на пульті керування робоча рідина направляється у верхню чи нижню частину гідро циліндра, роблячи відповідне переміщення поршня і штока.

Для спуска повітря на кожнім гідро циліндрі встановлений кран. Регулювання подачі робочої рідини в циліндри для включення муфти механізму чищення стояків здійснюється краном. Крім того, на гідросистемі установлений вентиль, запобіжний клапан і зворотний клапан. Робоча рідина з пульта керування надходить у живильний бак. До цього ж бака підключена усмоктувальна труба насоса.

Гідравлічна система має другий (резервний) привод, що складається з насоса й електродвигуна, підключений до загальної системи.

Оскільки гідравлічний привід для керування шиберами і телескопами проектувався як досвідчений, проектом передбачалася також можливість приведення в дію механізмів при: допомоги ручних пристроїв.

Шток гідро циліндра виконаний із труби. На виступаючу з гідро циліндра частина штока встановлена траверса, до якої кріпляться тяги чи шиберів телескопів. Тяги надіваються на траверсу вільно, із зазором, що допускає гойдаючий рух тяги щодо нерухомої траверси. Гідроциліндр жорстко кріпиться за допомогою фланця до металоконструкції вагона. Підведення йди відвід робочої рідини до циліндра виробляються через отвори, зроблені в корпусі циліндра.

Експлуатація гідравлічних приводів механізмів шиберів і телескопів

Відповідно до умов роботи механізму на вуглезавантажувальному вагоні робоча рідина повинна бути непаленої і не замерзаючої при температурі мінус 20--30° С (для південних заводів), а також недорогий, що складається з недефіцитних матеріалів. Спочатку проектом передбачався склад робочої рідини, що складає із суміші гліцерину, спирту і водяного конденсату. Однак унаслідок відносної дорожнечі і великих утрат цієї рідини при експлуатації як робочу рідину була використана веретенне мастило.

Через невеликий проміжок часу в результаті витоку олії з комунікації і гідро циліндрів на вагоні утворилася визначена кількість шихти, просоченої олією, що послужило причиною запалення її. Як робочу рідину в теплу пору року була застосована вода. Застосування води зажадало установки гідронасосів з виносними підшипниками (для можливості їхнього змащення). У зимовий час як робочу рідину використовують веретенне мастило, приймаючи міри до максимального ущільнення комунікації. Оскільки вуглезавантажувальний вагон безупинно знаходиться в русі, підтримка гідро комунікації в належному стані представляє визначених труднощів. Крім того, насос і електродвигун гідравлічної системи, встановлені в кабіні машиніста, під час роботи створюють значний шум, що заважає машиністу і люковому обмінюватися необхідними вказівками.

Пневматичний привод механізмів шиберів і телескопів

З огляду на незадовільний досвід експлуатації гідравлічного приводу шибера використання гідравлічного приводу шибера і телескопа, Орський машинобудівний завод запроектував і виконав пневматичний привід для цих механізмів.

Замість двох гідроприводів на кожнім бункері встановлюють два пневматичних циліндри: для привода механізму шибера і для привода механізму телевідколу. Циліндри монтують на хитних опорах за допомогою кронштейнів, приварених до корпуса бункера. Пневмо циліндри через гнучкі шланги з'єднують із трубами. Керування пневмо-циліндрами здійснюється з кабіни машиніста за допомогою спеціальних кранів.

Повітря від компресора, надходить у два повітрозбірники, а потім по трубі діаметром 30 мм подається до пульта керування, розташованому в кабіні машиніста. Повітря надходить у компресор, пройшовши попередньо через фільтр і мастиловіддільник. У кабіні машиніста встановлений манометр.

Повітряна комунікація підводиться до пневмо-циліндрів шиберів і телескопів, а також до пневмо-вібраторів, пневмогальмам і для керування механізмами стояків.

Для керування пневмо системою встановлено дев'ять кранів, а також запобіжні, редукційні і зворотний, клапани, запірний вентиль і опускні крани. Повітрозбірник звареної конструкції, корпус з листової сталі а= 10 мм, плоскі днища з листової сталі а= 20 мм, обсяг кожного повітрозбірника 0,21 м3.

Хитний циліндр для привода шибера має робочий хід 180 мм при відповідному збільшенні габаритних розмірів по довжині. Вага пневмо-циліндра 70,5 кг.

Перший досвід експлуатації вагона з пневматичним приводом після усунення ряду конструктивних недоліків показав задовільні результати роботи. Пневматичний привод у порівнянні з гідравлічним має та перевага, що не вимагає застосування дорогої робочої рідини. Однак витрата електроенергії при цьому приводі в порівнянні з гідравлічним і електромеханічним збільшується в 2,5--3 рази.

У виконаному варіанті, як видно зі схеми пневматичного привода, мається тільки одна компресорна установка, від якої залежить робота всіх механізмів вагона: шиберів, телескопів, керування механізмами чищення стояків, що струшують пристроїв у всіх бункерів, гальм механізму пересування. Вихід з ладу компресора, що працює у винятково тяжких умовах, паралізує роботу усього вагона, а велика кількість пневмо-циліндрів і кранів керування ускладнює обслуговування механізмів.

Кінематична схема механізму для привода шибера і телескопа

Страницы: 1, 2