淺談管狀帶式輸送機(jī)熱礦運(yùn)輸事故預(yù)防

郝建東

（天津冶金集團(tuán)軋三鋼鐵有限公司,天津301606）

0 引言

由于歷史原因，軋三公司燒結(jié)車間和原料場(chǎng)與高爐車間是分設(shè)在兩個(gè)廠區(qū)，兩個(gè)廠區(qū)間隔有約400米的界外地，界外地地勢(shì)復(fù)雜，地面、地下障礙物繁多，空中高壓電網(wǎng)交錯(cuò)密布，布置普通帶式輸送機(jī)運(yùn)輸燒結(jié)礦、焦炭、鐵礦石和溶劑等物料基本不可能。軋三公司經(jīng)過(guò)調(diào)查研究和各種方案的優(yōu)化對(duì)比，最終決定采用管帶機(jī)替代普通膠帶輸送機(jī)。

管帶機(jī)因其布局靈活、適應(yīng)復(fù)雜地形和環(huán)境、運(yùn)輸距離長(zhǎng)、占地少、運(yùn)輸效率高、物料損耗小、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用于港口、碼頭、礦山、冶金等遠(yuǎn)距離散料運(yùn)輸，但其也存在著對(duì)所運(yùn)原料塊度、溫度要求高，膠帶容易跑偏、劃傷、打滑，檢修維護(hù)難度大、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高等缺點(diǎn)。

軋三公司是國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)唯一使用管帶機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)輸熱燒結(jié)礦的企業(yè)。兩條管帶機(jī)于2012年底投入運(yùn)行，是燒結(jié)車間和原料場(chǎng)給兩座高爐供料的唯一運(yùn)輸通道，因此管帶機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。軋三公司在投產(chǎn)初期的生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)生過(guò)管帶機(jī)膠帶劃傷和脹管停機(jī)事故，也發(fā)生過(guò)燒結(jié)礦溫度過(guò)高引發(fā)的管帶機(jī)膠帶變形停機(jī)事故，給公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)造成過(guò)較大損失。經(jīng)過(guò)對(duì)管帶機(jī)各種事故教訓(xùn)的分析總結(jié)，軋三公司采取一系列改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了管帶機(jī)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

1 軋三公司管帶機(jī)概述

1.1 管帶機(jī)運(yùn)輸原理

管帶機(jī)是在普通帶式輸送機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種特殊連續(xù)輸送設(shè)備，它是用六邊形布置的輥?zhàn)訉⑵侥z帶裹成圓管狀，物料被封閉在圓管狀膠帶內(nèi)運(yùn)輸，管帶機(jī)的機(jī)頭、機(jī)尾、受料、卸料、拉緊等裝置的結(jié)構(gòu)與普通帶式輸送機(jī)的完全一樣。管帶機(jī)與普通帶式輸送機(jī)不同處是：管帶機(jī)尾部受料段后膠帶由平面向凹形、深凹形逐漸過(guò)渡，最終由呈六邊形布置的輥?zhàn)訉⒛z帶裹成圓管狀，輸送物料被密封在圓管狀膠帶內(nèi)隨膠帶運(yùn)行；當(dāng)輸送物料到達(dá)頭部位時(shí)，膠帶逐步由圓管形狀變成深凹形、凹形最后到頭部滾筒展開卸料，膠帶回程段與運(yùn)行段相同。

1.2 管帶機(jī)的布置

軋三公司管帶機(jī)是雙路布置，共架一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)通廊，始于燒結(jié)原料區(qū)墻外側(cè)附近轉(zhuǎn)運(yùn)站，經(jīng)過(guò)規(guī)避界外地的各種地下、地面障礙物和空中高壓電網(wǎng)后接入高爐區(qū)的礦槽膠帶運(yùn)輸通廊轉(zhuǎn)運(yùn)站，管帶機(jī)水平投影長(zhǎng)度約706 m，提升高度約8.0 m，見圖1～圖3。

圖1

圖3

1.3 管帶機(jī)本參數(shù)基

管徑：φ=350 mm；帶速：V=3.15 m/s；額定出力：Q＝1 000 t/h（按容重1.8 t/m3計(jì)算）；最大出力：Q＝1 200 t/h；驅(qū)動(dòng)功率：2×185 KW；運(yùn)行方式：?jiǎn)蜗蜻\(yùn)行；輸送物料粒度：常用25～80 mm，最大120 mm；物料溫度：管帶機(jī)上的溫度不大于110℃。

1.4 管帶機(jī)運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)

實(shí)踐證明管帶機(jī)有著普通帶式輸送機(jī)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)在軋三公司的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中得到印證，實(shí)踐證明管帶機(jī)是能夠適應(yīng)軋三公司燒結(jié)、原料場(chǎng)至高爐運(yùn)輸路徑的復(fù)雜情況。其主要優(yōu)勢(shì)如下：

（1）具有布局靈活，能夠適應(yīng)地形復(fù)雜、障礙物多的環(huán)境。

（2）長(zhǎng)距離運(yùn)輸與普通帶式輸送機(jī)相比轉(zhuǎn)運(yùn)站少，制造及安裝成本低。

（3）帶速快，運(yùn)輸效率高，物料運(yùn)輸損耗?。ㄎ锪喜粫?huì)因經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)站摔碎造成礦耗的增加）。

（4）由于運(yùn)輸過(guò)程中物料始終包裹在膠帶中，長(zhǎng)距離運(yùn)輸過(guò)程中不污染環(huán)境。

2 管帶機(jī)事故分析及改進(jìn)措施

雖然在特定環(huán)境下管帶機(jī)有著普通帶式輸送機(jī)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，但在投產(chǎn)初期管帶機(jī)經(jīng)常發(fā)生事故。如，脹管停機(jī)事故、膠帶硬物劃傷損壞事故、膠帶高溫停機(jī)事故等。通過(guò)對(duì)上述各種事故原因的分析和總結(jié)，對(duì)管帶機(jī)采取了一系列行之有效的措施，保證了管帶機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 管帶機(jī)脹管跑偏事故預(yù)防

管帶機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)料流量過(guò)大，超過(guò)最大輸送能力，造成管帶機(jī)脹管跑偏，四周托輥卡變形，發(fā)生機(jī)械損壞停機(jī)事故。對(duì)此進(jìn)行了限制最大料量裝置改造：

（1）對(duì)下料口進(jìn)行了縮口改造，將漏子沿運(yùn)行方向的兩內(nèi)側(cè)增加兩個(gè)橫向擋板，將原來(lái)1 000 mm下料口縮小至300 mm以限制瞬時(shí)流量，如圖4所示。

（2）在下料口后方加裝限流閘門，有效的避免管帶機(jī)脹管跑偏事故停機(jī)，如圖5所示。

（3）將所有保護(hù)信號(hào)與管帶機(jī)啟?？刂七B鎖，管帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)任一保護(hù)信號(hào)不滿足條件，程序無(wú)法輸出啟動(dòng)信號(hào)，避免管帶機(jī)由于脹管跑偏引發(fā)的機(jī)械損壞停機(jī)事故。

2.2 管帶機(jī)膠帶劃傷事故的預(yù)防

在生產(chǎn)過(guò)程中，燒結(jié)礦、焦炭和含鐵料礦石里面有時(shí)會(huì)摻雜一些硬質(zhì)雜物或設(shè)備殘件，進(jìn)入管帶機(jī)會(huì)造成大規(guī)模的皮帶劃傷，一旦劃傷，修復(fù)管帶機(jī)非常困難，而且是時(shí)間很長(zhǎng)，經(jīng)常造成高爐休風(fēng)事故。主要改進(jìn)措施：

（1）在管帶機(jī)的上一級(jí)普通膠帶輸送機(jī)尾部導(dǎo)料槽出口附近增加一套連續(xù)式除鐵裝置，用于探測(cè)和去除混入輸送物料中的金屬異物，該裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探測(cè)、自動(dòng)除鐵。但還是偶有發(fā)生漏撿現(xiàn)象，尤其是含鐵量少的耐熱合金件（如燒結(jié)機(jī)蓖條）有撿不出來(lái)的情況，因此我們?cè)趽扈F器后方再增加一組金屬探測(cè)儀，再次檢測(cè)金屬異物，一旦檢測(cè)到金屬異物，探測(cè)儀將發(fā)出一個(gè)停機(jī)信號(hào)，皮帶聯(lián)鎖自動(dòng)停機(jī)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警警示音。金屬探測(cè)儀安裝示意圖如圖6。

圖4

圖5

圖6

（2）增加接料篩網(wǎng)式管帶機(jī)撕裂報(bào)警裝置，如圖7所示。管帶機(jī)膠帶撕裂主要在兩個(gè)位置，分別為成管前和成管后，因此在成管前2 m處和成管后50 m處各安裝一個(gè)接料篩網(wǎng)。這種裝置主要是檢測(cè)皮帶劃破后向下漏料的情況，漏料重量累積到一定程度，利用天平原理，用重量驅(qū)使一端向下傾斜，導(dǎo)致另外一端感應(yīng)不到接近開關(guān)的信號(hào)，從而觸發(fā)停機(jī)信號(hào)指令停機(jī)。

（3）增加光電式管帶機(jī)撕裂、塌管報(bào)警裝置。經(jīng)過(guò)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，在管帶機(jī)機(jī)尾成管后5M和20M之間為事故高發(fā)帶，在管帶機(jī)機(jī)尾成管后5M和20M位置分別設(shè)置光電檢測(cè)探頭，運(yùn)用光電開關(guān)檢測(cè)運(yùn)行方向張力情況，平時(shí)正常運(yùn)行時(shí)，管帶機(jī)張力足夠大，光電開關(guān)安裝在管帶機(jī)兩側(cè)，管帶機(jī)膠帶上沿?fù)踝」怆婇_關(guān)發(fā)出的紅外線，接收端接收不到信號(hào)，一旦管帶機(jī)劃傷，管帶張力下降（塌管現(xiàn)象），管帶機(jī)上沿下降，光電開關(guān)接收端接收到信號(hào)，從而給PLC一個(gè)停機(jī)信號(hào)，讓管帶機(jī)及時(shí)停車，避免事故的擴(kuò)大。另外光電開關(guān)檢測(cè)裝置同時(shí)還可以監(jiān)控管帶機(jī)膠帶的合卷狀態(tài)，能夠發(fā)現(xiàn)膠帶合卷存在縫隙、過(guò)卷、偏管等現(xiàn)象，保證了輸送帶在任何生產(chǎn)工況下不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。安裝示意圖如圖7所示。

（4）管帶機(jī)成管直徑約350 mm左右，做一個(gè)大于此直徑的鐵圈套住管帶機(jī)，分別在管帶機(jī)成管后10 m和20 m、30 m的位置分別安裝1套檢測(cè)點(diǎn)，每個(gè)鐵圈在設(shè)置一組接近開關(guān)，一旦有堅(jiān)硬物體扎破皮帶就會(huì)帶動(dòng)鐵圈動(dòng)作，接近開關(guān)就會(huì)發(fā)信號(hào)至PLC控制系統(tǒng)，使管帶機(jī)事故停機(jī)。如圖8所示。

圖7

圖8

2.3 管帶機(jī)膠帶高溫事故的預(yù)防

由于管帶機(jī)輸送從燒結(jié)直接生產(chǎn)出來(lái)的高溫?zé)Y(jié)礦，如果燒結(jié)礦溫度沒(méi)有冷卻到管帶機(jī)膠帶的耐溫上限值以內(nèi)，將會(huì)對(duì)管帶機(jī)膠帶造成損壞或發(fā)生火災(zāi)。主要預(yù)防措施：

（1）針對(duì)高溫礦的情況增加紅外測(cè)溫、自動(dòng)噴水降溫裝置。在管帶機(jī)的上一級(jí)普通膠帶輸送機(jī)中部和頭部分別設(shè)置紅外測(cè)溫儀，當(dāng)中部檢測(cè)溫度高于110℃時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)噴水降溫裝置，當(dāng)頭部紅外測(cè)溫儀檢測(cè)到的物料溫度仍高于110℃時(shí)膠帶機(jī)自動(dòng)停機(jī)。噴水降溫系統(tǒng)的接口處增加水箱，水箱有效容積為10 m3，噴水系統(tǒng)如圖9所示。

（2）將管帶機(jī)機(jī)尾下料口平皮帶段延伸25米后再收口卷管，加裝清料器，發(fā)現(xiàn)有高溫料立即清料，阻止高溫料進(jìn)入管帶機(jī)內(nèi)。

圖9

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述技術(shù)創(chuàng)新和改造措施的實(shí)施，軋三公司管帶機(jī)事故停機(jī)現(xiàn)象明顯下降，效果十分顯著：

（1）有效克服了管帶機(jī)運(yùn)輸熱燒結(jié)礦帶來(lái)的一系列不安全、不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，軋三公司燒結(jié)原料廠管帶機(jī)膠帶事故率幾乎下降為零。

（2）充分發(fā)揮了管帶機(jī)運(yùn)輸效率高、物料運(yùn)輸損耗小、運(yùn)輸距離長(zhǎng)和不污染環(huán)境的優(yōu)勢(shì)。

（3）創(chuàng)新改造后，由于非計(jì)劃事故停機(jī)事故的減少，管帶機(jī)實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃性檢修，為高爐生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行提了可靠的保障。