多弧度強力膠帶機在運行和維護中的問題研究

宋燕飛，董青海

(晉城煤業集團 長平公司，山西 晉城 048006)

·問題探討·

多弧度強力膠帶機在運行和維護中的問題研究

宋燕飛，董青海

(晉城煤業集團 長平公司，山西 晉城 048006)

長平公司2002膠帶機不僅運輸距離長，提升高度大，而且角度變化大，變坡點機架受力大，在生產運輸過程中經常出現皮帶跑偏、托輥損壞頻繁及更換皮帶等問題。通過對實際運行過程中存在的問題進行分析，提出了安裝配重支撐防擺動裝置，自制并在皮帶中部變坡Ⅱ處安裝高強度托輥以及在1#、4#滾筒加設固定皮帶卡的措施。經運行，效果良好，皮帶運行平穩，重載、空載時沒有嚴重跑偏；沒有再發生斷托輥現象；節省檢修時間12 h. 提高了運轉效率，節省了材料、時間。

多弧度；強力膠帶機；張緊裝置；配重支撐防擺動裝置；高強度托輥；皮帶卡

由于晉城煤業集團長平礦洗煤廠依山而建的特殊地理環境，洗選地點與主斜井井口地面海拔落差達到150 m，因此，運輸原煤的設備至關重要。2002強力膠帶機運輸路程長，角度變化大，需要的鋼絲繩芯膠帶強度高(ST3150)，因此，在運行維護中，難度較大。根據實際運行情況，該廠針對性地進行了改造。

1 輸送機的結構及技術參數

帶式輸送機工作原理：由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引件的連續輸送設備，根據摩擦傳動的原理，由傳動滾筒輸送帶進行物料的傳送運輸。

此帶式輸送機主要部件有驅動裝置(電機、減速器、聯軸器、制動器、逆止器)、傳動滾筒、改向滾筒、托輥、輸送帶、張緊裝置、卸料裝置、清掃器、加料裝置(溜槽和導料槽)、支承構件、安全保護裝置等。

主要技術參數：

1) 運輸物料：原煤

2) 物料粒度：0～100 mm

3) 煤的松散容重：ρ=850 kg/m3

4) 運量：1 600 t/h

5) 機長及提升高度：L=1 092.486 m，H=146.85 m

6) 帶速：2.5 m/s

7) 帶寬：1 400 mm

8) 角度： 0～16°

9) 膠帶：ST3150(8+8)*1山西鳳凰公司

10) 驅動方式：輸送機采用雙滾筒三驅動

11) 電機功率：500 kW，3臺；減速器速比：39.371；逆止器力矩：280 000 N·m

2 設計原則

此膠帶機的設計主要以上傾角皮帶運行為主，主要部位位置：機頭滾筒(逆止器)-驅動部位-配重張緊部-機尾滾筒。 2002膠帶機布置示意圖見圖1.

1) 從圖1可以看出，以機尾到Ⅱ段起弧度點，至大約700 m處，這一段的距離，此段角度的變化0～16°(0°—4°—6.5°—9°—11°—13.5°—16°)，角度變化幅度較大。

2) 在實際安裝、布置中，存在兩處較大弧段，分別位于上坡的800 m處即圖1Ⅱ處，以及張緊部位處的40 mⅠ處，半徑約為120 m和240 m.

3) 驅動部布置在距離機頭約100 m處，配重與驅動部距離約10 m，見圖2.

圖1 2002膠帶機布置示意圖

圖2 驅動及張緊位置圖

3 主要問題

1) 張緊部配重，在運行過程中，擺動幅度大，造成皮帶跑偏嚴重，并且配置上方下托輥經常由于受力不均而損壞。

2) 在兩處的有弧度地方，由于受力較大，托輥頻繁折斷。

3) 檢修硫化皮帶或更換滾筒時，首先要確保皮帶不能靠自重向下滑，才能對此設備進行后續的工作，因此每次檢修固定皮帶就成了首要考慮的工作任務。進行固定皮帶卡時，打卡，拆卡，費時、費工，同時抬放工字鋼時，會給人員、設備帶來安全隱患。

4 解決方案

4.1 調偏跑偏方案

此強力膠帶機的配重部，重約20 t，而在配重正常運行后，配重箱距離地面大約有4 m，在運行中，尤其當膠帶機剛剛啟動時，配重擺動幅度較大，造成皮帶跑偏，受力不均。因此，在配重4個角，安裝防擺動裝置，擺動幅度控制在30 mm內，同時在其裝置上安裝4個滾動輪，增大活動自由度。

首先在樓層板上與混凝土鋼筋焊接4根工字鋼，在基座進行固定，然后在基座上焊裝4根10 m長的槽鋼，使槽鋼能夠作為滾動輪的軌道布置在配重的4個角，見圖3.

圖3 防擺動裝置示意圖

4.2 解決托輥斷裂方案

1) 膠帶機Ⅱ處，由于弧度較大，受力大，下托輥頻繁斷裂。因此，根據具體的安裝位置，自行設計強度高的托輥，自制加強托輥示意圖見圖4.

圖4 加強托輥示意圖

2) 中心軸徑為100 mm，托輥兩側帶安裝基座。在2002皮帶中部變坡處Ⅱ處增加安裝5個高強度托輥，采用100#的槽鋼支架，固定于皮帶架上。

3) 經過一年的運行沒有發生斷托輥現象，效果良好。

4.3 減少硫化皮帶以及更換滾筒檢修時間方案

1) 根據2002膠帶機布置的實際清況，在1#、4#滾筒加設固定皮帶卡，見圖2.

2) 由于該膠帶機為多弧度的大傾角皮帶，皮帶卡以理論最大值16°計算，此強力膠帶機膠帶單位質量約75 kg/m. 機尾到固定卡長度約為900 m,而配重需要受力150 kN.固定卡受力情況見圖5.

圖5 固定卡受力圖

經計算：F=900 m×75 kg/m×9.8 N/kg=661.5 kN

F1=F×cos16°=661.5 kN×0.96=635 kN

需要總力:F+G=635 kN+150 kN=785 kN

以20 t的千斤頂進行計算，固定皮帶：

F=20×1 000 kg×9.8 N/kg=196 kN

785/196=4.005個，因此，需要5個千斤頂放置到固定卡位置進行固定。固定裝置示意圖見圖6.

圖6 皮帶固定裝置示意圖

5 效益分析

5.1 經濟效益

1) 膠帶機在未安裝固定皮帶卡裝置前，更換皮帶、硫化接頭或者滾筒時，打卡拆卡，至少需要8人12 h的工作量；安裝固定皮帶卡后，檢修時，只需要在皮帶上放置千斤頂，打壓，壓緊，4人2 h即可完成。

節省時間：10 h.按目前2002膠帶機的提升量1 000 t/h(最大提升量為1 600 t/h)計算，可提升10 000 t的原煤。

節省工時：以前：12 h×8人=96個工時；改造后：4人×2 h=8個工時。節省了：88個工時，約8 000元。

以工作強度而言：打卡、拆卡需要的30#工字鋼，理論重量為57.504 kg/m，大約2 m，每根重量約為：57.504×2=115 kg.檢修搬用工字鋼時，至少需要2人，費時、費力，且極不安全。

2) 安裝配重支撐防擺動裝置后，配重的擺動幅度減小，保證了配重在規定的范圍內運行，避免了皮帶的跑偏、托輥的折斷。

3) 弧度點處更換高強度托輥后，明顯減少了更換托輥的數目和頻率。根據以前統計的托輥消耗情況看，平均一周更換5個，一年約50個，每個托輥以200元計算，每年可節省10 000元。

5.2 社會效益

1) 更換了吊托后，皮帶運行平穩，重載、空載時沒有嚴重的跑偏，減輕了維護強度。

2) 原來頻繁地更換滾筒，材料消耗大，勞動強度大，此皮帶機又涉及高壓電，所以頻繁的停高壓，給高壓接觸器給來了很大損耗，改造后，節省了材料，降低了勞動強度。

3) 節省人力工時，縮短了檢修時間，在降低勞動強度的同時，保證了安全，提高了效率。

6 結 論

長平公司隨著原煤產能的提升，年產量已達到600萬t，而大部分原煤物料都通過膠帶機運輸到洗煤系統，面對大傾角多弧度的皮帶機，日常維護尤為重要，需要在實踐中積累經驗，不斷提高維護水平，才能保證其安全平穩運行。

Study on Problems of Operation and Maintenance of Multi-radian Type Strong Belt

SONG Yanfei, DONG Qinghai

The No.2002 belt in Changping Company not only has a long transportation distance and a big lifting height, but also has big angle and big load in turning and slope point. In the process of production and transportation, belt de-track and roller damage are frequently took place with parts consuming largely increased. By analysis of the actual operation, it is proposed to install the anti-nodding device with counterweight support, and make the self-made high-strength roller in the slope point of the belt and install the belt fixing devices in No.1 and No.4 rollers. Operation shows that the belt is running smoothly both in heavy and zero load conditions with no serious deetrack, no re-roller phenomenon occurs; so saved maintenance time of 12 hours, improved the operating efficiency, cost also reduced.

Multi-radian; Strong belt; Tensioning device; Anti-nodding device for counterweight support; High-strength roller; Belt fixing

2016-10-26

宋燕飛(1979—)，男，山西晉城人，2007年畢業于太原理工大學，工程師，主要從事礦山機電安全、技術管理工作

(E-mail)815681099@qq.com

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1672-0652(2017)01-0028-03