輸送帶防撕裂裝置及應(yīng)用

梁 睿 徐洪源 張慶慧

（山東青島理工大學(xué) 萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 山東萊蕪）

一、概述

萊鋼集團(tuán)有限公司原料區(qū)域共有輸送帶172條，總長約3.5萬余米，每天輸送物料約6萬余噸，由于輸送帶長時(shí)間、高負(fù)荷、大運(yùn)量地運(yùn)轉(zhuǎn)，加上作業(yè)環(huán)境、輸送物料成分、膠接工藝等方面的影響，輸送帶故障占原料區(qū)域設(shè)備故障的60%左右。

經(jīng)過對(duì)往年輸送帶故障分析統(tǒng)計(jì)，每年萊鋼集團(tuán)有限公司原料區(qū)域更換輸送帶約1萬余米，硫化膠接頭約120個(gè)，每年輸送帶正常磨損消耗約400萬元，由于輸送帶撕裂、劃傷等非正常磨損消耗約 200萬元。

由此可知減少輸送帶的故障是節(jié)省成本消耗的主要方向之一，而造成輸送帶損壞的主要原因就是輸送帶撕裂。

二、異物撕裂

1.原因分析

萊鋼普遍使用的輸送帶類型主要包括普棉帶、尼龍帶、鋼絲帶、鋼網(wǎng)帶等幾種。由于普棉輸送帶縱向只有左右捻交替排列的棉線作為骨架，橫向沒有增強(qiáng)層，鋼繩芯輸送帶中鋼絲繩與鋼絲繩之間全由橡膠組成，強(qiáng)度很低。這兩種輸送帶在運(yùn)行過程中，如果物料摻雜異物（如石塊或漏斗內(nèi)掉落的襯板、焊補(bǔ)鐵板等），在輸送過程中受下落沖擊或漏斗導(dǎo)料板卡、擠等影響，易穿透輸送帶卡在漏斗和托輥上，造成輸送帶縱向撕裂，由于多數(shù)輸送帶輸送距離長、驅(qū)動(dòng)功率大、運(yùn)行速度快等因素，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)，將會(huì)撕裂整條輸送帶，造成很大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。2010年煉鐵廠老區(qū)HY6由于機(jī)尾漏斗內(nèi)插入一長約500 mm的鐵雜物，撕裂約400 m輸送帶造成損失20萬元。

2.解決措施

（1）在關(guān)鍵位置膠帶輸送機(jī)尾安裝除鐵器，通過電磁感應(yīng)檢測到物料中的鐵雜物，啟動(dòng)電磁鐵將其吸出。其缺點(diǎn)是如果物料中摻雜的是非鐵類雜物（如石塊、陶瓷襯板、尼龍襯板等），則除鐵器無法將其吸出。

（2）安裝萊鋼集團(tuán)有限公司自行設(shè)計(jì)的紅外線撕裂檢測裝置（圖1），可以在發(fā)生輸送帶撕裂故障的初期即報(bào)警并停止輸送帶，避免輸送帶撕裂的擴(kuò)大。工作原理：一旦在漏斗處發(fā)生撕裂輸送帶故障，物料從撕裂處灑出落到安裝在漏斗前500 mm兩條輸送帶中間的積料箱內(nèi)。積料箱在1～2 s內(nèi)存入的物料即可達(dá)到壓縮積料箱下方彈簧的要求，將彈簧壓縮約20～30 mm，下沉的積料箱切割安裝在膠帶輸送機(jī)架兩端的光電傳感器信號(hào)，通過PLC連鎖警報(bào)響起的同時(shí)停止輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，將故障控制在最小范圍內(nèi)。

圖1 紅外線撕裂檢測裝置構(gòu)成

三、輸送帶跑偏撕裂原因

輸送帶運(yùn)行過程中，由于落料點(diǎn)偏移或驅(qū)動(dòng)滾筒鑄膠磨損等因素，造成輸送帶單側(cè)偏移，在一側(cè)形成褶皺堆積或折疊受到不平衡拉力，被托輥或機(jī)架刮開，造成撕裂。2010年萊鋼集團(tuán)有限公司一次料場YC12輸送帶東側(cè)，由于跑偏撕裂寬約200 mm的輸送帶長達(dá)300m，造成損失15萬元。

1.輸送帶跑偏原因一（圖2）

托輥安裝位置不正，各托輥之間不平行或與輸送帶中心線的垂直度誤差較大，如圖2所示托輥與輸送帶運(yùn)行方向存在一定夾角，托輥受到輸送帶的作用力F可分解為軸向力 f1、徑向力 f2。徑向力f2使托輥旋轉(zhuǎn)，軸向力f1使托輥有軸向移動(dòng)的趨勢，其反作用力使輸送帶向一側(cè)跑偏。這也是托輥前傾法調(diào)整輸送帶跑偏的工作原理。

托輥支架銹蝕或疲勞變形、托輥加工誤差導(dǎo)致粗細(xì)不均、托輥安裝誤差等因素都可導(dǎo)致此跑偏故障發(fā)生。

圖2 皮帶跑偏示意一

圖3 皮帶跑偏示意二

2.輸送帶跑偏原因二（圖3）

由于漏斗形狀設(shè)計(jì)不合理或漏斗焊補(bǔ)箱體和柵格內(nèi)積料、粘料過多，造成物料在漏斗內(nèi)的反點(diǎn)變革，導(dǎo)致物料落在輸送帶的位置偏移中心線，輸送帶左右兩側(cè)的摩擦力和牽引力發(fā)生變化，導(dǎo)致輸送帶跑偏。有物料一側(cè)輸送帶對(duì)托輥的正壓力增大，摩擦力f1>f2，則輸送帶兩側(cè)的牽引力F2>F1，輸送帶向無料一側(cè)跑偏。

3.其他跑偏原因

（1）輸送帶膠接頭膠接過程硫化搭頭不正，造成輸送帶兩邊張力不均勻，輸送帶往張緊力大的一邊跑偏，在輸送帶膠接頭或輸送帶不直處跑偏最嚴(yán)重。

（2）滾筒粘料或者滾筒自身包膠磨損不均勻，使得滾筒局部筒徑大小不一致，引起輸送帶兩側(cè)張緊力不均勻，滾筒中心線與輸送帶中心線垂直度誤差較大，造成輸送帶跑偏。

四、解決措施

（1）增加自動(dòng)糾偏裝置。在采取調(diào)整滾筒、托輥安裝尺寸、調(diào)整物料落料點(diǎn)、優(yōu)化輸送帶膠接工藝以及在膠帶輸送機(jī)安裝刮料器等通用糾偏措施對(duì)輸送帶進(jìn)行糾正的同時(shí)，在各個(gè)膠帶輸送機(jī)上安裝了自行研制的信號(hào)反饋式電液自動(dòng)糾偏裝置（圖4），輸送帶跑偏時(shí)進(jìn)行信號(hào)檢測，自動(dòng)產(chǎn)生對(duì)輸送帶跑偏的糾偏位移量，從而迅速、有效地解決輸送帶的跑偏現(xiàn)象。

圖4 信號(hào)反饋式電液自動(dòng)糾偏裝置構(gòu)成

該自動(dòng)糾偏裝置的工作原理是，膠帶輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電液推桿處于行程軌跡的中間位置，托輥與輸送帶運(yùn)行方向垂直。當(dāng)輸送帶發(fā)生向左側(cè)跑偏時(shí)，輸送帶觸及左側(cè)行程開關(guān)，并通過控制箱的接觸器給予電液推桿信號(hào)反饋，使電液推桿的活塞伸出，帶動(dòng)托輥固定架圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過托輥固定架上左擋輥對(duì)輸送帶的擠壓力及托輥前傾調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶跑偏的糾正。當(dāng)輸送帶找正恢復(fù)正確位置后，輸送帶脫離左側(cè)行程開關(guān),電液推桿停止工作，從而實(shí)現(xiàn)了輸送帶跑偏時(shí)的自動(dòng)糾偏。輸送帶向右偏時(shí)，輸送帶觸及右側(cè)行程開關(guān)，給予電液推桿電信號(hào)反饋，使得電液推桿活塞拉回，帶動(dòng)托輥固定架圍繞旋轉(zhuǎn)軸向后轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶的糾偏。

這種信號(hào)反饋式電液自動(dòng)糾偏裝置無需人工操作，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在輸送帶發(fā)生跑偏時(shí)，反映動(dòng)作靈敏、可靠，糾偏效果良好，造價(jià)低廉、維護(hù)方便，使用安全，尤其是解決了雙向可逆輸送帶跑偏不易調(diào)整的難題。

（2）對(duì)漏斗結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造，提升翻板位置，減少翻板處積料，調(diào)整物料在輸送帶處落料位置。

萊鋼集團(tuán)有限公司將自行設(shè)計(jì)的信號(hào)反饋式電液自動(dòng)糾偏裝置和紅外線撕裂檢測裝置，安裝在主要料線的輸送帶上后，將輸送帶跑偏撕裂和異物撕裂造成的經(jīng)濟(jì)損失降到了最低，每年節(jié)省經(jīng)濟(jì)效益約160余萬元。