雙向輸送圓管狀帶式輸送機在鋼鐵廠的應用實例分析

摘 要：雙向輸送圓管狀帶式輸送機具有密封環保、輸送線可沿空間曲線靈活布置、輸送傾角大、適應復雜地形條件、單機運輸距離長、承載段及回程段可同時輸送不同物料等優良特點，被某鋼廠選用于原煤及焦炭的輸送。現介紹該項目雙向輸送管帶機的基本設計、輸送物料特性、限料裝置及翻帶裝置等。

關鍵詞：雙向輸送；圓管狀帶式輸送機；限料裝置；翻帶裝置

中圖分類號：TH222" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）23-0035-05

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.23.008

0" " 引言

圓管狀帶式輸送機是由日本JPC公司在普通帶式輸送機的基礎上，增加托輥的圓形布置方式，使膠帶成管狀的輸送設備，在20世紀70年代末期投入實際應用，簡稱“管帶機”。與普通帶式輸送機工藝相比，管帶機適用范圍廣、全封閉、布置靈活，同時，由于其上下兩路分支均為全密閉圓管狀，故兩路分支均可用作承載段輸送物料[1-2]。雙向輸送管帶機輸送原理如圖1所示。

1" " 輸送系統的設計

湖北某鋼廠為滿足環保生產要求，減少廠內汽車運輸，減少中間轉運站的設置，提高生產及經濟效率，也為實現煤和焦炭同時運輸，決定采用當前國內先進、成熟、可靠的雙向輸送圓管狀帶式輸送技術，要求產品質量優良、生產成本低、各項能耗指標達到國內先進水平，滿足長壽、節能、美觀、便于維護等要求，致力于打造行業示范性項目。

1.1" " 輸送物料特性

輸送物料各項特性如表1所示。

1.2" " MG610雙向管帶機輸送要求

輸送系統的具體要求如表2所示。

由表2輸送系統要求可知，輸送位置為由MG604轉運站至MG606轉運站，需同時輸送煤和焦炭。為滿足同時輸送不同物料、節能、降低投資成本的要求，結合輸送物料特性表，決定采用上管輸送煤、下管輸送焦炭的雙向輸送管帶機技術。

1.3" " MG610雙向輸送管帶機系統參數

輸送系統設計原理如下：先測試物料特性，如堆積密度、溫度、濕度、最大顆粒粒度等；然后結合系統運量、托輥布置間距、模擬摩擦系數和輸送路線節點數據等輸入條件，計算整個系統參數，包括但不限于管徑的選取、驅動配置的選擇、輸送帶型號的選取等[3]。

根據表1、表2各項數據，結合管帶機設計規范，計算后獲得系統相關參數如表3所示。

1.4" " MG610雙向輸送管帶機布置

輸送路線在廠區內需要跨越消防泵房、食堂、碾泥車間及高爐煤氣管道等障礙物，同時輸送不同物料。高標準的輸送要求、復雜的現場地形條件以及大角度的連續轉彎，使得雙向輸送管帶機的靈活轉彎、環保節能等優點在鋼鐵廠能夠充分展示。受路線障礙等條件制約，本項目設置的大桁架有9段，最長跨度段達到近70 m，屬于超大桁架系列，其對設計、制作、安裝等工序的要求較高。詳細路由如圖2所示。

1.5" " 雙向輸送管帶機剖面圖

本項目在設計雙向輸送MG610管帶機外，在其上方增加了MG609單向輸送管帶機。此類雙層疊加管帶機因結構復雜，設計及施工難度大，在行業內應用較少。但此類結構不僅節省了廠內路線和土地的占用，亦大幅減少了投資，同時便于后期的運行維護，一舉多得。管帶機剖面圖如圖3所示。

2" " 雙向輸送管帶機關鍵技術

2.1" " 控制物料充滿度的保護措施

在受料點安裝帶導流板的限料裝置，確保物料均勻輸送并有效防止物料的體積超過管徑所能容納的最大量，如圖4所示。在落料點處安裝限料裝置，確保將物料的落料點調整到膠帶中心，如圖5所示。多點受料時，設置緩沖倉，從源頭有效控制膠帶脹管、跑偏和疊帶。同時，在管帶機給料端的成管段之前設置4組帶有限位開關的安全擋板。當管帶機物料填充過多或物料粒度過大時，限位開關動作，并發出故障信號，管帶機將停止運行，起到“雙保險”的作用，為連續、安全生產提供充足保障[3]。

2.2" " 防反搭、疊帶措施

管帶機脹管、超出范圍的扭轉、成型托輥布置不合理、入口成型處托輥組內接圓過大等原因均會造成膠帶反搭。因此應充分考慮最差運行工況，嚴格按照標準選取膠帶的安全系數，并在調試時根據實際工況進行張緊力的調整，選擇合理的張緊力。同時，須嚴格按照圓管狀帶式輸送機規定的過渡段長度進行設計，采用獨特的“三點控制”技術，由兩根打開輥引導膠帶，然后經由底部抬升托輥使膠帶正常打開，最后在頭部滾筒位置設置壓帶輥，有效防止疊帶[3]，如圖6所示。

2.3" " 防扭曲技術

如圖7所示，在容易發生扭曲的曲線段將托輥間隔布置成平底型和尖點型，并選用調整PSK托輥與膠帶運行方向夾角的調整墊片來有效防止膠帶扭曲。

在固定PSK托輥的螺栓螺母間增加一組彈簧，如圖8所示。當管帶機膠帶發生扭轉和跑偏時，彈簧在膠帶運行方向可自由伸縮，從而調整PSK托輥的角度，達到自動調整膠帶的扭轉和跑偏的作用。

2.4" " 翻帶裝置

對于雙向輸送管帶機而言，翻帶裝置是必不可少的組成部分，其在保證回程時輸送帶與物料的接觸面始終為厚膠面的同時，也使得殘留在膠面的物料一直處于被膠帶包裹狀態，不會灑落，造成污染[4]。

本項目靠近MG604轉運站側，受空間限制，只能采用傳統翻帶裝置（圖9），即通過立輥和壓輥強制輸送帶進行翻轉。此種結構應用最為廣泛且設計簡單，適用于空間較小處。但其用立輥強制膠帶翻轉，會使立輥和壓輥與膠帶的摩擦消耗增大，對輥子及膠帶的壽命有一定負面影響。

大管徑管帶機由于膠帶帶強較大，在采用雙向輸送工藝時，翻帶尤其要重視膠帶的自然延展性，盡可能避免強制膠帶扭轉，否則會出現跑偏、扭轉等現象并造成系統不穩定，帶來安全、連續生產隱患。

本項目在靠近MG606轉運站側設置新型翻帶裝置（圖10）：通過六邊形托輥組約束使輸送機膠帶形成圓管狀態，并在此狀態下實現平穩的扭轉過渡。此裝置翻帶長度較長，但橫向占地面積小且膠帶耳部位置受力更小，解決了傳統翻帶裝置應力集中、磨損大、過渡裝置過于繁雜、膠帶受力不均勻等問題，延長了膠帶壽命。

3" " 調試及運行

3.1" " 調試運行情況

該項目于2023年6月上旬開始調試，通過一周多的單體和聯機調試，于6月下旬開始帶料生產。輸送系統投產至今，運行穩定，安全可靠，完全可滿足廠里要求的連續、高效、環保的生產預定目標。

考慮到廠內第一條雙向輸送管帶機的成功投運帶來了輸送安全環保、節省人力巡檢、降低運輸成本等收益，用戶正規劃上馬更多的雙向輸送管帶機。同時，該項目因具備大跨距、大轉彎、雙層結構疊加等特點，成為廠內標志性設備之一，在行業內也具有示范性作用。

3.2" " 問題及解決方案

項目調試期間出現扭轉、翻帶嚴重的現象。分析原因主要為帶載運行后，空間彎曲線段托輥受力變化大，加上下雨天氣造成單側膠帶濕滑，與托輥間的摩擦力減小[4]。同時，頭尾驅動變頻在未調至同步前提下進行了試轉，部分膠帶已輕微扭轉，也是重要因素之一。

將膠帶重新拉正后，根據扭轉原理和方法，對扭轉、翻帶嚴重區域托輥進行調整，同時調整變頻器至同步，及時糾正扭轉、翻帶現象，以保證管帶機正常、平穩運行。

4" " 結束語

圓管狀帶式輸送機具有環保輸送、柔性布置、占地空間小、提高輸送機的傾角以及輸送不容易跑偏等優點[5]。在鋼廠目前追求增效節能、安全環保的背景下，雙向輸送管帶機在充分發揮其自身優勢的同時，可同時輸送不同物料，為用戶帶來可觀的經濟和環境效益，并減少廠內汽車運輸，提高人員及設備的安全系數。

[參考文獻]

[1] 王鷹.連續輸送機械設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[2] 張鉞.新型圓管帶式輸送機設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2006.

[3] 曹強利，劉志新，陳勝飛，等.管狀帶式輸送機在造紙業中的應用實例[J].硫磷設計與粉體工程，2014，22（4）：7-10.

[4] 王增暉，劉春暉，姜建寧，等.雙向輸送圓管帶式輸送機的設計及應用[J].起重運輸機械，2017（3）：12-14.

[5] 呂家.圓管帶式輸送機的設計要點及其關鍵技術[J].現代制造技術與裝備，2017（6）：42-43.

收稿日期：2024-08-19

作者簡介：諶漢華（1991—），男，福建永定人，工程師，從事管狀帶式輸送機、普通帶式輸送機的研究工作。