青島港董家口港區礦石裝車輸運系統多點卸料工藝的改進

袁瑞磊 李琪 姜云鵬

摘 要：在傳統皮帶機輸送系統中，機頭轉接點多采用移動漏斗來實現多點卸料，但該種轉接形式占用的空間比較大，增加了機房高度。在本項目中，多處機頭轉接點采用伸縮機頭來實現多點卸料，減小了機房高度，也減少了建設投資。文中介紹了皮帶機多點卸料伸縮機頭不同的結構形式，即固定托輥伸縮機頭和移動托輥伸縮機頭。移動托輥伸縮機頭的導軌結構也有二種形式，V形和矩形。文中分析了不同結構形式的優缺點。

關鍵詞：礦石輸運系統;多點卸料;伸縮機頭

中圖分類號：U693 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0106-02

1背景

青島港董家口港區位于青島市黃島區泊里鎮，2009年開始建設的大型綜合性港區，規劃深水岸線長約36公里，共規劃建設120多個泊位。目前已建成投產18個泊位疏港鐵路的投入運營，2019年完成吞吐量超過1.5億噸，其中鐵礦石約為8千萬噸。

海鐵聯運的集疏運體系在港口吞吐量中發揮了重大作用，為了實現碼頭與鐵路場站的銜接，2019年配套建設火車裝車系統工程。主要建設七座轉運站TZ1、TZ2、TZ3、TQG、T6A、T7A、T9A;兩套皮帶機系統BC11A、BC11B、BC12A/B、BC13A/B、BC14A/B、BC15A/B;及變電所等配套系統。項目建成后，實現了船舶礦石卸船至火車裝車的不落地模式，實現了堆場內礦石通過皮帶機流程裝運至火車的功能，專業化流程裝車能力可達到1200萬噸/年。

礦石鐵路裝車輸運系統，主要由皮帶機流程組成，其功能是將后方堆場裝卸作業區內的礦石輸送至火車轉載樓內，實現火車與輸送系統的無縫對接。在整個輸送系統中，多點卸料工藝是必不可少的，而以往多采用移動漏斗來實現，但占用的空間比較大，增加了機房高度。在本項目中，采用了伸縮機頭來實現多點卸料，并進行了整體優化。

2伸縮機頭工藝的改進

在董家口礦石碼頭火車裝車線工程的TZ1機房內，BC12A/B/C/D皮帶機頭部采用四工位移動托輥伸縮機頭，可分別向BC13A/B/C/D皮帶機尾部喂料。

常用的多點卸料方式有二種：移動漏斗和伸縮機頭。

移動漏斗需要單獨占用機房的一層空間，特別是一對四卸料的工況，需要二層移動漏斗相互配合來實現，并且操作繁瑣，故障率高，可靠性差。另外，移動漏斗還容易堆料，如不及時清理會造成堵料，影響整個系統的正常運行。在前期后方堆場的T7A機房就是兩層移動漏斗（見圖1），圖中20.3層和25.3層為移動漏斗，每層高度4.5米，機房總體高度約26.23米。由于采用移動漏斗導致機房高度增加，落料高度為也隨之增大，加大了物料對下游皮帶機的沖擊，下游皮帶機經常出現跑偏和撒料現象，膠帶的使用壽命也會降低，并且還會產生較大的粉塵，加重機房內的環境污染，增加維護工作量。如果采用伸縮機頭，T7A機房可以減少二層，整體高度可以由26.23m降低到17.23m左右，BC10B皮帶機的提升高度也會降低9m左右，總裝機功率可以減少10-15%。這樣，不但機房和皮帶機的投資成本（包括土建、用鋼量、機電配套等）會降低，運營成本（耗電量和維護工作量）也會大大減少，并且操作簡單、運行可靠、維護方便，能有效改善環境污染問題。

與移動漏斗實現一對多點卸料相比較，伸縮機頭卸料口直接與下游皮帶機導料槽對接，大大降低了機房層高（見圖2）。本次項目中TZ1機房內采用了移動托輥伸縮機頭，機房總高度僅有19.3米高，降低了9m左右。同時也降低了皮帶機的提升高，皮帶機的裝機功率減少了16%左右，不但降低了工程造價，也減少了運營成本;另外由于落料高度降低，減小了物料對下游皮帶機的沖擊，下游皮帶機的跑偏和撒料現象也大大減少，粉塵污染也得以改善。

對于多點卸料，雖然移動漏斗和伸縮機頭都能實現，但采用移動漏斗會使工程投資增加不少，這里包括機房和皮帶機的土建和用鋼量，皮帶機的裝機功率會增加12-16%，機電配套的投資也會隨之增加;運營成本會大大增加，包括耗電量，增加12-16%;維護工作量也會由于要處理大量的粉塵和漏斗中的堆料而大大增加。因此，無論從哪方面考量，伸縮機頭都要優于移動漏斗。

伸縮機頭按照不同的結構形式，可分為固定托輥伸縮機頭和移動托輥伸縮機頭。

前期的T5機房內采用固定托輥伸縮機頭（見圖3），固定托輥伸縮機頭占用空間高度要稍大一些，皮帶機上理論帶面到機房層面的高度為3.047米。而且由于固定托輥和伸縮機頭上的托輥有338mm的高度差，運行過程中，在高度變化位置，物料運行不平穩，很容易出現撒料現象。此種結構的優點是整體剛性比較好。

與固定托輥伸縮機頭相比較，移動托輥伸縮機頭結構緊湊，空間高度要低一些，皮帶機上理論帶面到機房層面的高度僅為2.15米。由于高度降低了近1m，因而維護相對方便。最主要的是不存在上托輥高度差的問題，物料運行平穩，不會出現散料現象，但在設計上，移動托輥組的二側間隙要合理，牽引鏈條強度要足夠，防止出現托輥掉落現象。

移動托輥伸縮機頭的導軌結構也有V形和矩形兩種形式。

V形軌道的V面與移動托輥的小輪相接觸，可以約束托輥組的橫向移動，導向性能好。但導軌直線度要求比較高，防止出現卡阻現象;另外，牽引鏈條強度要足夠，否則一旦出現斷鏈，整個運行機構運行失衡后，會由于橫向約束力的存在而產生破壞性變形，后果會很嚴重。

矩形軌道只有一個上面和移動托輥的小輪相接觸，移動托輥橫向沒有約束，避免了卡阻現象。但牽引鏈條的強度要足夠，否則一旦有一側牽引鏈出現斷鏈，移動托輥組的運行會出現失衡，造成移動托輥掉落。為了避免由于斷鏈造成移動托輥組運行失衡的問題，需要盡量降低移動托輥的重心，并在車輪上設置防傾翻裝置，同時增加二根備用牽引鏈。

盡管伸縮機頭的不同結構形式各有優缺點，但經過綜合分析和比較，在運行平穩、維護方便等方面，移動托輥伸縮機頭明顯要優于固定托輥伸縮機頭;對于移動托輥伸縮機頭的二種導軌結構形式，如果從移動托輥組運行一旦失衡所造成的后果來考量，矩形導軌要好于V形導軌。在本項目中，最終選擇的是，導軌形式為矩形的移動托輥伸縮機頭。

3 結語

伸縮機頭相對于移動漏斗，有明顯的優點。自董家口礦石碼頭火車裝車線項目開始，鐵路配套干散貨項目和裝船線項目均采用了伸縮機頭來實現多點卸料，更好地滿足了系統工藝要求，取得了很好的效果。當然在具體結構上還存在一些不足，需要今后進一步完善。

基金項目：科技援助項目中國-孟加拉港口建設聯合研究中心建設（KY202001014）