皮帶機系統運行問題及優化技改

張 偉

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司型鋼煉鐵廠，山東濟南 271104）

0 引 言

皮帶輸送機（皮帶機）作為重要的散裝物料等的運輸設備，因輸送量大、效率高、結構簡單、維護工作量小等優點，廣泛應用于各行各業。皮帶機輸送復合肥、尿素等顆粒較大的物料時，優勢非常明顯，但當輸送含水量較大、粘度較高的散裝物料時，散裝物料經過下料口進入下一條皮帶，會有部分散裝物料塵和散裝物料泥殘留附著在皮帶工作面上、粘附在皮帶機頭漏斗壁或迎料板上，需定期停機進行人工清理，費時費力且存在較大的安全隱患；灑落物料進入滾筒、托輥和皮帶調偏支架回轉軸承，會加快設備損壞；滾筒或托輥表面粘附物料會磨損輸送帶面膠，加速輸送帶的損毀，還易使調偏支架失去作用而造成皮帶跑偏等異常運行情況出現。

生產過程中，皮帶機為調節皮帶跑偏會使用較多的上下調偏支架和托輥，調偏支架使用一段時間后會因物料堵塞或腐蝕、銹蝕等而致無法調偏，須將調偏支架拆下來進行清洗潤滑，而較長時間不清洗潤滑或銹蝕嚴重時就需更換新件，造成人員維護強度大及大量的備件浪費。

1 皮帶機運行現狀分析及存在的問題

1.1 皮帶機清掃器運行現狀及存在的問題

目前，國內皮帶機清掃器主要包括刮板式清掃器、旋轉式清掃器、振動式清掃器、滾刷式清掃器和噴水式清掃器；其中，冶金、化工行業散裝物料皮帶輸送系統過去主要采用刮板式清掃器，經過多年的升級改造，目前冶金、化工行業普遍使用的是可調式刮板清掃器［1］。可調式刮板清掃器的主要部件——刮刀由聚氨酯硬塑料或合金制作而成，其硬度遠高于輸送皮帶膠面，安裝方式為逆皮帶運行方向，其清掃效果較原來的有所提升，對粘附在皮帶表面的粒狀或塊狀物料清掃效果較好，但對含水量較高的散裝物料泥等的清掃效果不理想。為提高清掃效果需對刮刀進行緊固，但又帶來了新問題——對皮帶工作面損傷較大，嚴重時對皮帶接頭有刮蹭損傷，極易造成皮帶斷裂事故發生，影響皮帶的使用壽命及系統的安全穩定運行。

可調式刮板清掃器的刮刀由若干個小刀片組成，原設計考慮可根據磨損程度局部拆卸更換，但刀片均由螺絲固定，一經安裝使用，散裝物料泥等潮濕物料粘附在螺栓上，螺栓極易銹蝕而很難拆除下來，造成整個皮帶機清掃器損壞。此外，因清掃器的刮刀片磨損程度不一，單獨更換幾片小刮刀無法使用，每次需要全部更換，材料備件費用較高。其他如常用的滾刷式清掃器對干燥物料清掃效果較理想，但不適用于含水量較高的散裝物料等。

1.2 皮帶機調偏機構運行現狀及存在的問題

目前，生產中皮帶跑偏的調整主要依靠上下調偏支架［2］，調偏支架的結構形式較多，大部分采用中部有一套旋轉軸的裝置，有的兩端帶有強力調偏豎輥，當皮帶跑偏時自動調整，有的需要人工調整（調整調偏支架的角度）。一般新裝的調偏支架均比較好用，但隨著使用時間的延長，尤其是輸送物料水分較高時，皮帶上粘附的含水散裝物料慢慢浸入或埋住旋轉軸，使調偏機構內部潤滑油變質，久而久之會造成旋轉軸銹死，無法再起到調偏的作用。此種情況下，常規做法往往是將調偏支架拆下來，清理粘附物料和變質潤滑油，重新加油潤滑后再安裝到位，費時費力，如果較長時間不清洗和潤滑就需更換新的調偏支架，導致員工維護工作強度大并造成大量的備件浪費。

2 皮帶機運行優化技術方案

2.1 新型皮帶清掃器技術方案

為克服上述清掃裝置（可調式刮板清掃器）的不足，萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司（簡稱銀山公司）借鑒安全帽系帶扣原理設計了無螺栓固定式皮帶清掃裝置，借鑒杠桿省力原理構件連接采用杠桿壓板式，具體技術方案如下。

無螺栓固定皮帶清掃裝置主要由托盤、角鋼壓板、壓桿及皮帶刮刀配合制作而成（如圖1），其結構簡單、構思巧妙，在不使用螺栓固定的前提下能夠將與皮帶機皮帶同材質的皮帶刮刀固定安裝在托盤上，制成清掃裝置：刮刀無需螺栓固定，采用壓扣的方式固定，消除了拆卸螺栓的麻煩，便于刮刀隨時更換；采用與皮帶同材質材料制作刮刀，刮刀處在壓板中部位置，皮帶刮刀兩側均可以使用，一側磨損到一定程度后，另一側反過來安裝亦可使用，或者也可將壓板松開，將皮帶刮刀向某一個方向伸長即可繼續使用，主要安裝在滾筒后回程皮帶處，清掃散裝物料粘料及粘附在皮帶表面上的物料。無螺栓固定皮帶清掃裝置兩頭焊接有中部帶孔可調節的連桿（或稱固定桿），以便清掃器安裝固定在機頭皮帶機支架上部，并且在支架上部可上下調整與回程皮帶的接觸程度。按照上述要求制作好后，安裝時只需將提前按照規定尺寸切割皮帶刮刀穿插于角鋼壓板與支撐托盤之間的縫隙處并保持居中位置，然后用撬杠穿插于壓把套管中按照逆時針方向向上翹起近60°，保持帶螺紋鋼一側的角鋼壓板與皮帶刮刀垂直，并擠壓緊固即安裝完成，然后將其皮帶支架上部安裝的調節桿穿插于帶孔可調節固定桿中，調整好皮帶刮刀與皮帶機回程皮帶運行方向一致，且將緊密接觸的45°位置固定牢固即可。

圖1 無螺栓固定皮帶清掃裝置結構示意圖

無螺栓固定皮帶清掃裝置制作成本及材料費用低；安裝時無需螺栓固定，刮刀拆卸更換方便，消除了原來清掃器更換刮刀過程的不安全因素，省時省力又安全；使用與皮帶同材質的皮帶刮刀，消除了對皮帶的損傷，延長了皮帶的使用壽命，清掃效果明顯改善，對粘附在皮帶表面的濕粘物料的清理效果尤為突出，皮帶下部帶回物料量大大減少，清掃勞動強度顯著降低；皮帶機運行可靠性明顯提升，設備故障率和維護成本明顯降低。簡言之，無螺栓固定皮帶清掃裝置能有效解決原皮帶刮刀對皮帶接頭刮蹭的難題，確保皮帶清掃器對回程皮帶表面散裝物料泥及粘附物清掃效果最佳，皮帶運行穩定，清掃器安裝方式靈活，從而保證清掃效果始終處于最佳狀態。

2.2 固定支架改型實現調偏功能技術方案

鑒于調偏支架損壞主要在于中間旋轉機構出問題，創新思路，考慮將調偏支架中間旋轉機構轉移至支架的兩端，消除物料對調偏支架中間旋轉部位的影響，保證調偏功能長久有效。本著這樣的理念，考慮對固定支架兩端固定方式進行適當調整。

改型固定支架（新型調偏支架）三視圖如圖2。固定支架依靠兩端4個螺栓同皮帶支架進行緊固，在皮帶機的安裝初期，需通過多組固定支架利用螺栓孔間隙輕微調整來糾正皮帶支架安裝帶來的皮帶跑偏問題。銀山公司在固定支架兩端支腿下部增加1塊長20cm、寬10cm、厚度6mm帶圓弧形開口的加強板，使弧形開口的中心圓弧線的直徑為兩側固定支架上螺栓孔的間距，并在固定板下部避開圓弧開口位置焊接長20cm、直徑10mm的鋼筋。安裝時將兩根螺桿通過兩側皮帶之間預留的螺栓孔穿過并焊接牢固，將改造后的固定支架預留圓弧開口穿過焊接固定的螺桿頂部平放在支架上，上部用大墊圈和螺帽固緊。當皮帶跑偏需要調整時，只需將固定螺帽適當松開，用手錘輕輕震動即可實現，實現利用固定支架調整皮帶跑偏的目的。因固定支架上焊接了加強板和鋼筋，整體高度比原有的固定支架略高，前后調整時的調整效果比較明顯，且改造后實現調偏功能的固定支架費用較低，與原固定支架費用幾乎一樣。

圖2 改型固定支架三視圖

3 應用效果及效益分析

（1）銀山公司前期使用的新型可調式聚氨酯清掃器整套進貨價格在2600～2800元，聚氨酯刮刀價格在2000～2200元；而自制的新型無螺栓固定式皮帶清掃裝置材料與制造費用總計在500～600元，自制刮刀費用約300元，即每安裝1臺自制新型清掃器節省備件費用約2200元，單獨更換刮刀節省備件費用約1700元。新型無螺栓固定式皮帶清掃裝置投用后，很好地解決了皮帶清掃作業難度大且容易堵料等制約皮帶機安全平穩運行的頑疾，現場操作人員的勞動強度明顯降低；輸送散裝物料皮帶機系統設備故障率明顯降低，設備管理、日常維修工作量明顯減少，故障處理過程中人員的作業風險降低，維修費用及材料備件費用顯著降低，因皮帶接頭被清掃器損傷造成的皮帶較大故障次數也較以前減少一半以上；同時，新型清掃器對皮帶粘附物料的清理效果非常明顯，尤其是對原來各種清掃器難以清理的散裝物料泥的清理效果非常好，皮帶下部的散裝物料泥1周也不超過15cm，員工的清掃頻次減少2／3以上。

（2）固定支架改造后作為調偏支架使用，改造費用不超過100元，固定支架每組費用約400元，而原調偏支架每組費用在1600～2000元，則每安裝1組改造后的固定支架（調偏支架）可降低費用約1200元。目前銀山公司已完成2條皮帶的整改工作，改造后不再出現高水分物料影響支架調偏的問題，調偏效果較好。

（3）上述兩項技改完成后，皮帶機系統運輸效率顯著提升，輸送量由原來的480t／h提高至600t／h以上，而在同樣輸送量下每天可節省設備運行時間約3.44h，皮帶機系統電機功率4920kW，電價按0.75元／（kW·h）計，每年可節約電費約4920×3.44×365×0.75÷10000＝463.3萬元，動力消耗等運行費用大幅降低。

4 結束語

銀山公司通過對輸送散裝物料皮帶機系統附屬設施——皮帶機清掃器進行適應性改造，即設計應用無螺栓固定式清掃器和對固定支架技改以實現調偏功能（新型調偏支架），徹底解決了清掃器刮料板更換調整困難、清掃效果差、員工勞動強度大的問題，可降低皮帶跑偏調整頻次，減輕皮帶支架、滾筒和皮帶磨損或異常故障損傷，緩解對皮帶接頭的損壞，降低皮帶機檢修維護費用和設備故障處理過程中人員及設備的安全風險。實踐表明，本優化技改能夠滿足現場生產所需，取得了顯著的效果，為銀山公司生產任務的完成奠定了基礎。