顆粒物料垂直輸送鋼絲膠帶提升機的優(yōu)化措施

（中建材（合肥）機電工程技術有限公司，合肥 230051）

1 前言

在粉粒物料垂直輸送設備中，斗式提升機由于結構簡單、占地面積小、輸送能力大、密封性高、提升高度大、維修方便，成為最常用的輸送機械之一，廣泛應用于各種物料垂直輸送環(huán)節(jié)。

常見的斗式提升機按照牽引構件不同，可簡單分為板鏈和膠帶兩種，板鏈式提升機不受物料種類、粒度、溫度限制，但自重大、能耗高，鏈節(jié)之間常磨損失效，牽引鏈使用壽命短，備件及維護費用高；膠帶提升機自重輕、能耗小、維護費用相對較低，可實現大輸送量、超大高度高效率垂直輸送，是較為理想的輸送設備，但一般不宜輸送大塊狀、高水分及超高溫物料（長期150℃以上）。

2 顆粒物料配套膠帶斗式提升機使用情況

隨著膠帶提升機的技術進步，一些原來習慣于使用板鏈提升機的環(huán)節(jié)，特別是物料組份中含有部分顆粒料且具有高磨蝕性場合，采用板鏈提升機后期維護工作量大、運行成本高、安全隱患問題嚴重，也逐漸選用鋼絲膠帶斗式提升機。鋼絲膠帶斗式提升機設備已實現全面國產化，但國內各廠工藝、設備、管理等水平參差不齊，使用中仍存在很多問題。

目前投入運行的鋼絲膠帶斗式提升機突出的問題：跑偏嚴重且難以調整、膠帶接頭處局部快速失效、磨蝕嚴重、機尾漏料、機尾軸承損壞、料斗掉落、膠帶撕裂甚至斷裂等多方面問題，上述種種問題的存在嚴重影響了正常的生產秩序和設備使用壽命。

3 存在問題與優(yōu)化方案

3.1 鋼絲膠帶提升機自動糾偏系統(tǒng)

膠帶運行跑偏的主要影響因素，包括：鋼絲膠帶自身性能、膠帶接頭安裝、平行張緊機構、頭輪結構、尾輪結構、膠帶自身線性、進料方式和來料穩(wěn)定性、提升機工作負壓變化等，綜合考慮設計提升機同步平衡張緊裝置、自動糾偏頭輪、導向張緊尾輪等共同構成的提升機自動糾偏系統(tǒng)，才能較好地解決復雜工況下鋼絲膠帶運行跑偏問題。

鋼絲膠帶提升機使用過程中常出現兩類問題：一是膠帶跑偏問題，常見原因可能是由于頭輪覆膠磨損嚴重，或者提升機機尾張緊裝置失效，無法通過尾輪張緊裝置調整膠帶跑偏。另一個常見問題是提升機機尾軸承座進灰，導致磨損失效或壞損（如圖1）。

圖1 提升機機尾冒灰和軸承損壞情況

針對上述問題，膠帶提升機技改的常見方案如下：

（1）更換頭輪覆膠瓦片

根據現場實際的頭輪結構（整體式或分片式）配制分片式自糾偏覆膠瓦片（如圖2）。通過對不同糾偏結構下的負載、受力等方面進行計算和反復修正，得到了合理的自動糾偏頭輪結構。其特征是：將提升機圓柱體頭輪在兩端設計成倒角結構，形成對稱的一段錐面，在提升機張緊裝置的作用下，膠帶在對稱的兩側邊與錐面相貼合，軸向竄動被頭輪上兩端對稱的錐面相互抵消。

圖2 分片式覆膠瓦片

圖3 平衡自動張緊裝置

（2）機尾改造

主要通過更換尾輪總成、四連桿自動張緊機構和機尾檢視門密封結構來完成。

機尾張緊裝置采用平衡自動張緊設計（如圖3），通過強力平行四連桿機構使尾輪兩端同步升降，保證頭輪與尾輪平行度，進而使尾輪始終緊貼膠帶自由平行滑動，有效調整膠帶跑偏。四連桿軸、搖臂、配重又組成一組滑動平行框架體系。當尾輪系受力而上下移動時，四連桿軸軸將同步轉動，即兩側搖臂同步擺動，在導套和限位滑槽的作用下

尾輪系同步升降，實現真正意義上的自動同步張緊。同時采用自糾偏尾輪結構和迷宮密封、氟橡膠油封組合密封形式，有效防止粉塵進入軸承座。

3.2 高強度防撕裂鋼絲膠帶及料斗固定技術

高強度鋼絲膠帶作為提升機的核心部件，要充分考慮在高負載、高速循環(huán)運轉條件下的安全性能，要求其具有強度高、抗撕裂性能好、疲勞強度高、延伸率低、耐熱性能好等特點。專用鋼絲膠帶在厚度、鋼絲密度、經緯布置、鋼絲粗細等方面與傳統(tǒng)鋼絲膠帶完全不同，由于膠帶在縱、橫兩向組成鋼質骨架，保證料斗的安全連接和載荷均衡分布。

料斗固定需消除料斗固定處膠帶疲勞損壞及傷害頭輪滾筒上的覆膠等問題。根據現場物料及工藝情況，配套兩種形式料斗固定方案和相應的膠帶結構及打孔方案（如圖4和5）。

3.3 鋼絲膠帶接頭設計及連接技術

膠帶接頭是膠帶閉環(huán)的節(jié)點，是保證提升機長期安全運行的關鍵點。必須滿足以下要求：

（1）在硬度、韌性、抗疲勞斷裂強度等性能達到要求的前提下，膠帶接頭應重量最小、結構與尺寸合理、對膠帶夾緊力足夠。在正常安裝使用維護條件下，不脫落和無相對位移；

圖4 料斗固定方案一

圖5 料斗固定方案二

（2）在膠帶做長期環(huán)形運動時，不但要確保接頭部件自身安全，而且對接頭處膠帶應無擠、壓、頂、磨等形式的傷害

提升機專項開發(fā)的膠帶接頭，由主帶夾和輔帶夾（輔助定位）組成（如圖6）。使用材質硬度、比重和抗疲勞斷裂綜合性能優(yōu)異的特種鋁合金作為主帶夾材質。充分考慮鋼絲膠帶的寬度，頭輪的曲率等參數的變化，設計與頭輪弧線符合的主帶夾幾何外形，以降低膠帶接頭過頭尾輪時由于慣性擺動造成的沖擊、摩擦、相對位移等各種形式對膠帶的傷害。同時，還要充

圖6 膠帶接頭總裝圖

圖7 降壓平衡裝置結構示意圖

分考慮主帶夾運行過程中可能對膠帶造成的擠壓傷害。通過主帶夾螺栓預緊力計算得出主帶夾與膠帶之間的壓緊力和摩擦力，通過壓緊力矩使主帶夾壓緊力和摩擦力達到要求。

主帶夾的功用是夾緊膠帶并在過頭輪時起到導向作用，真正承載連接鋼絲作用的是輔帶夾，要求輔帶夾具有較高的強度并且不滑脫。主帶夾外端是裸露的鋼絲，用高強度鋼絲卡扣將鋼絲對接，但受力時鋼絲容易滑脫，所以必須用專用固化膠將主帶夾外端膠帶接頭處裸露的鋼絲、鋼絲扣及輔帶夾盒固化成一個整體。專用固化膠對凝固強度和抗沖擊、耐熱性能有較高的技術要求。

3.4 鋼絲膠帶提升機降壓平衡裝置

提升機機頭和機尾間有兩個通道，分別為提升通道和回料通道。物料在提升通道被料斗提升到機頭，在料斗經過頭輪的旋轉過程中完成拋灑卸料，卸料過程中不可避免地會有部分物料通過回料通道返回并堆積在設備尾部。由于提升機運行過程中，回料通道偶爾會出現正壓問題，在機尾積料處可能會造成粉塵污染，影響了提升機正常運行。

圖8 機尾進料口耐磨裝置

圖9 頭輪清掃裝置結構

圖10 頭輪清掃裝置實物圖

為避免上述現象的產生，提升機降壓平衡裝置可保障提升機雙通道壓力平衡，解決回料通道偶爾出現正壓問題，降低提升機尾部氣壓，避免粉塵污染現象。其結構如圖7所示，在并列設置的提升通道和回料通道之間，以平衡通道在中部進行連通，形成“H”形結構，使回料通道可以通過平衡通道進行泄壓。此結構能有效地減弱雙通道提升機輸送粒徑相差較大物料時設備尾部正壓和冒灰的現象，調節(jié)提升機內部氣壓平衡，保證提升機的高效運行。根據提升機高度、轉速、輸送量等參數確定其數量及布置位置，一臺提升機可布置多個降壓平衡裝置。

3.5 提升機耐磨結構

粉末狀或顆粒狀物料多數具有很強的磨蝕性，長時間流入會嚴重磨損提升機殼體。為此，在提升機進料口處配套阻尼網耐磨結構，在一定料層厚度的情況下，利用物料之間的相互摩擦降低物料對進料口殼體的磨損，有效提高可靠性和使用壽命。其結構如圖8所示。

3.6 頭輪清掃裝置

粉粒狀物料顆粒粒度較大且分布不均勻，相較于普通粉料輸送提升機，大顆粒物料的殘留，對鋼絲膠帶和頭輪表面覆膠的損傷更為嚴重。頭輪清掃裝置，其結構如圖9、圖10所示。

頭輪清掃裝置安裝在提升機頭部殼體上，如圖9所示，清料器為高耐磨材料平板，沿提升機頭輪軸向清掃，清料器和頭輪之間的距離可調。提升機運轉時可清除殘留在頭輪表面的顆粒物料，有效降低殘留顆粒物料對鋼絲膠帶和頭輪覆膠的影響，延長了鋼絲膠帶斗式提升機的使用壽命。

4 使用效果及展望

中鋁集團、信發(fā)集團在新建及改造項目中，應用在煅前焦、煅后焦、電解質覆蓋料等顆粒狀物料的垂直輸送環(huán)節(jié)已投運9臺套，2018年5月份已順利投產、穩(wěn)定運行，良好的解決了顆粒狀物料的垂直輸送問題，滿足了現場生產要求。

中國鋁工業(yè)經多年來的高速發(fā)展，在鋼絲膠帶斗式提升機技術領域，雖然已經實現了全面國產化，但在針對不同使用場合的設備選型、設計制造、使用、維護等方面仍存在一些問題，針對顆粒物料輸送膠帶提升機的優(yōu)化措施現場實際使用效果明顯，為其他顆粒狀物料如碳素廠殘極、生碎、石油焦、陽極干料混合料等物料的垂直輸送斗提機存在問題的解決，提供了可行的方案措施，在經濟新常態(tài)的大環(huán)境下，結合廠家實際工藝、物料狀況，對提升機進行適應性改造與優(yōu)化，對于促進企業(yè)節(jié)能降耗、安全生產，具有積極意義。