4.5 km全密封圓管帶式輸送機(jī)的安裝與調(diào)試技術(shù)

劉協(xié)偉

（中交一航局安裝工程有限公司，天津 300457）

根據(jù)太鋼集團(tuán)新建150萬(wàn)t不銹鋼項(xiàng)目的規(guī)劃，太鋼在東山礦采場(chǎng)建設(shè)3×1 000 t/d回轉(zhuǎn)窯及其配套的活性石灰石運(yùn)輸和儲(chǔ)存設(shè)施。其中，從3×1 000 t/d回轉(zhuǎn)窯到頭部受料倉(cāng)的石灰石熟料運(yùn)輸采用一條全密封圓管帶式輸送機(jī)（以下簡(jiǎn)稱管帶機(jī)，如圖1）。

圖1 管帶機(jī)現(xiàn)場(chǎng)

太鋼管帶機(jī)由中國(guó)港灣公司總承包，工藝和桁架由德國(guó)KOCH公司設(shè)計(jì)，支架由天津水泥院設(shè)計(jì)，控制、監(jiān)視系統(tǒng)由中國(guó)港灣公司設(shè)計(jì)，管帶機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的安裝調(diào)試由天津一航安裝工程有限公司承擔(dān)。

管帶機(jī)輸送距離為4 402 m，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的管帶機(jī)，成管直徑250 mm，正常帶速1.9 m/s，輸送能力200 t/h，動(dòng)力依靠頭尾部各一臺(tái)315 kW低壓變頻電機(jī)提供，系統(tǒng)采用兩臺(tái)西門子S7-300系列PLC進(jìn)行控制，采用兩臺(tái)西門子TP270-10觸摸屏提供人機(jī)操作界面，通訊采用profibus。

工程于2005年9月份開(kāi)工，工程設(shè)計(jì)制作完成后，2006年3月開(kāi)始進(jìn)行了管帶機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。并于2006年6月30日完成了全部管帶機(jī)的安裝調(diào)試工作。

1 管帶機(jī)項(xiàng)目的工藝技術(shù)要點(diǎn)和特點(diǎn)

管帶機(jī)是由呈六邊形布置的托輥把膠帶裹成邊緣互相搭接成圓管狀來(lái)輸送物料的一種新型帶式輸送機(jī)。具有環(huán)保、輸送線可沿空間曲線靈活布置、輸送傾角大、復(fù)雜地形條件下單機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)等特點(diǎn)（管帶機(jī)斷面如圖2所示），同時(shí)與普通帶式輸送機(jī)比較還具有建設(shè)成本低、使用可靠等優(yōu)點(diǎn)。

圖2 管帶機(jī)斷面圖

1.1 管帶機(jī)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)：分為驅(qū)動(dòng)段/熟料卸料段。驅(qū)動(dòng)段包含驅(qū)動(dòng)輸送帶，包括展開(kāi)段、卸料段和輸送帶張緊段所需的所有零部件。該部分由一段帶支撐梁的鋼結(jié)構(gòu)、用于驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒的帶調(diào)節(jié)螺栓的支撐系統(tǒng)和用于扭力臂的力矩小車組成。過(guò)渡區(qū)域（輸送帶展開(kāi)和閉合段）的結(jié)構(gòu)部分呈扇形展開(kāi)。

返回段/熟料上料段：返回段包含輸送帶通過(guò)加料管道上料和用于輸送帶反轉(zhuǎn)的改向滾筒。返回段由一段帶支撐梁的鋼結(jié)構(gòu)、用于改向滾筒的帶調(diào)節(jié)螺栓的支撐系統(tǒng)組成。過(guò)渡區(qū)域（輸送帶展開(kāi)和閉合段）的結(jié)構(gòu)部分呈扇形展開(kāi)。

皮帶機(jī)橋架：皮帶機(jī)橋架包含輸送帶導(dǎo)向所需的所有零部件，同時(shí)也作為走道的支撐。橋架由一段帶承載托輥隔板的鋼結(jié)構(gòu)組成，由帶有縱梁和斜撐的鋼管結(jié)構(gòu)支撐。隔板有鋼板組成，鋼板均已倒角，上面安裝有承載托輥。

走道：走道用于靠近或進(jìn)入管式皮帶機(jī)。帶防護(hù)欄桿（高度1 100 mm） 的連續(xù)走道（寬度750 mm，并行橋架寬度為850 mm）由扶手、橫桿和踢腳板組成，維護(hù)通道采用格柵板制造。

支座：支座用于支撐驅(qū)動(dòng)段、返回段和輸送機(jī)橋架。支座由型鋼制造，放置在混凝土基礎(chǔ)上并使用地腳螺栓固定。

導(dǎo)料槽：導(dǎo)料槽必須保證被輸送物料安全、正常地加載到輸送帶上。導(dǎo)料槽鋼板和輸送帶之間的間距至少40 mm，輸送帶不得與加料溜槽接觸，側(cè)板和輸送帶之間的覆蓋件通過(guò)一個(gè)側(cè)面導(dǎo)向托輥支撐。

溜槽：溜槽用于將被輸送物料從管式皮帶機(jī)安全地轉(zhuǎn)移到設(shè)備的后續(xù)部分，溜槽必須定期檢查磨損情況。

輸送帶張緊：張緊系統(tǒng)保證輸送帶的正常運(yùn)行，應(yīng)避免打滑和加料過(guò)多。張緊系統(tǒng)包括一個(gè)張緊小車，運(yùn)行在燃煤卸料段下方的兩條導(dǎo)軌上并牽引輸送帶。小車的導(dǎo)向裝置通過(guò)在配重塔架內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)的重錘來(lái)固定。重錘的導(dǎo)向裝置安裝在塔架113內(nèi)，配重箱的設(shè)計(jì)最大配重為12 t，內(nèi)部填入橋架上鋼板沖孔產(chǎn)生的廢鋼材（密度至少為5 t/m3）。配重箱及其內(nèi)部配重的總重量大約為13 t（第一次配重），必要時(shí)初次啟動(dòng)時(shí)可按照KOCH公司監(jiān)管員的明確指令來(lái)減少或增加配重以得到更好的輸送帶運(yùn)行特性。

張緊配重導(dǎo)軌位置必須使用可拆卸的安全隔柵板保護(hù)，防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入。

1.2 管帶機(jī)性能特點(diǎn)

1）可廣泛應(yīng)用于各種物料的連續(xù)輸送。

2） 輸送物料被包圍在圓狀膠帶內(nèi)輸送，因此，物料不會(huì)散落及飛揚(yáng)；反之，物料也不會(huì)因刮風(fēng)、下雨而受外部環(huán)境的影響。

3）膠帶被6只托輥強(qiáng)制卷成圓管狀，無(wú)輸送帶跑偏的情況，管帶機(jī)可實(shí)現(xiàn)立體螺旋狀彎曲布置，一條管狀帶式輸送機(jī)取代一個(gè)由多條普通膠帶機(jī)組成的輸送系統(tǒng)。可節(jié)省土建（轉(zhuǎn)運(yùn)站）、設(shè)備（減少驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)量） 投資，并減少了故障、設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用。

4）管帶機(jī)自帶走廊，可防止雨水對(duì)物料的影響，因此，選用管帶機(jī)后，可不再建棧橋，節(jié)省了棧橋費(fèi)用。

5）輸送帶形成圓管狀而增大了物料與膠帶間的磨擦系數(shù)，故管帶機(jī)的輸送傾角可達(dá)30°，可減少膠帶機(jī)的輸送長(zhǎng)度，節(jié)省空間位置和降低設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)大傾角（提升）輸送。

6）管帶機(jī)的上、下分支包裹形成圓管形，故可用下分支反向輸送與上分支不同的物料（但要設(shè)置特殊的加料裝置）。

7）由于輸送帶形成管狀，桁架寬度較相同輸送量的普通帶式輸送機(jī)棧橋窄，減少占地和費(fèi)用。

2 管帶機(jī)施工過(guò)程中的要點(diǎn)和難點(diǎn)

2.1 施工要點(diǎn)

管帶機(jī)由尾部過(guò)渡段、成管段和頭部過(guò)渡段組成。尾部過(guò)渡段長(zhǎng)54.22 m，其中最近落料漏斗中心距離成管過(guò)渡段結(jié)束的長(zhǎng)度為12.725 m；承擔(dān)從儲(chǔ)料倉(cāng)下6個(gè)出料漏斗接料和將皮帶從平面敞開(kāi)狀卷成圓管的任務(wù)，尾部滾筒到導(dǎo)料槽段的托輥組布置與普通皮帶機(jī)的布置基本一致，只是增加了槽角調(diào)節(jié)裝置，逐步將平皮帶卷成圓管，導(dǎo)料槽段上托輥組布置如圖3所示。根據(jù)需要，通過(guò)調(diào)節(jié)板和槽鋼上孔的安裝相對(duì)位置調(diào)節(jié)托輥組的夾角，并可以通過(guò)調(diào)高螺栓調(diào)整各托輥組與皮帶的良好接觸，壓帶托輥組保證皮帶在成管前按照要求的位置、角度運(yùn)行。

圖3 導(dǎo)料槽段上托輥組布置

成管過(guò)渡段是過(guò)渡段的關(guān)鍵段，本次設(shè)計(jì)采用兩組壓帶不銹鋼托輥組達(dá)到成管要求，兩組間距350 mm，壓輥組與管狀段第1組的間距為600 mm，依靠壓輥組前過(guò)渡托輥組的角度改變和壓輥組的作用，完成成管。兩組壓輥組與皮帶的夾角不同，第1組保持與水平成15°左右角度，第2組基本保持在水平，同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)壓輥組的高度，保證成管（如圖4）。

圖4 成管過(guò)渡段

圓管段采用6組托輥組成正六邊形保持皮帶的圓管特性。圓管段經(jīng)過(guò)7個(gè)山頭，3個(gè)大峽谷，共有8個(gè)大的水平彎和7個(gè)大的垂直彎，部分彎呈立體彎形式。

頭部過(guò)渡段的設(shè)置形式與尾部過(guò)渡段的設(shè)置形式基本一致，只是因?yàn)椴恍枰恿隙s短了過(guò)渡的長(zhǎng)度。

2.2 管帶機(jī)施工難點(diǎn)

1）山高路陡，運(yùn)輸不便。東山是太原東側(cè)的最高峰，海拔1 000多m，大車順主道上山都比較困難，設(shè)備要運(yùn)到沿線各沒(méi)有道路的施工點(diǎn)更困難。

2） 山區(qū)測(cè)量困難。太鋼公司在2003年請(qǐng)?zhí)瓏?guó)家測(cè)量中心技術(shù)人員復(fù)核東山的幾個(gè)國(guó)家控制點(diǎn)，并且布設(shè)了數(shù)個(gè)新的省級(jí)點(diǎn)位，這才使整個(gè)施工測(cè)量網(wǎng)比較系統(tǒng)，但是相對(duì)于需要在每一個(gè)安裝位置都要精確到毫米級(jí)的要求，還有很多工作要做。

3）山路崎嶇，拼裝和就位困難。沿線很多地方?jīng)]有道路，坡度大，想找一塊平地很不容易，對(duì)20多m的桁架和幾十m的支架來(lái)說(shuō)，實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)拼裝是不現(xiàn)實(shí)的，不在就地進(jìn)行拼裝，拼裝好的構(gòu)件再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行就位也不容易。

4）皮帶硫化牽引困難。沿線沒(méi)有電力，沒(méi)有好的錨固點(diǎn)，除頭尾段各幾十m平皮帶屬開(kāi)放式外，其它全為密封的管狀，無(wú)法進(jìn)行硫化，所以只能在頭尾段硫化，但是對(duì)單線長(zhǎng)4.5 km，全長(zhǎng)9 km多的高低起伏、左旋右轉(zhuǎn)的管帶機(jī)，長(zhǎng)距離的牽引難度很大。

5）皮帶最后一個(gè)接頭制作困難。這么長(zhǎng)的皮帶，單向牽引，最后的皮帶需的牽引力比較大，錨固點(diǎn)定位準(zhǔn)確與否，會(huì)直接影響牽引小車和配重位置，并直接影響皮帶的使用能力。

6）調(diào)試難。4 km多，幾萬(wàn)組托輥，皮帶機(jī)又在山區(qū)通過(guò)，地形復(fù)雜，管帶機(jī)長(zhǎng)度長(zhǎng)，落差大，調(diào)試難度大。

3 管帶機(jī)的安裝工藝

測(cè)量必須及時(shí)準(zhǔn)確，全程采用全站儀測(cè)量。因?yàn)樯降販y(cè)量的難度較高，土建施工時(shí)存在一定的偏差，所以采取加大地腳板螺栓孔、制作大厚墊片方法，基本解決了土建偏差。在施工中，還出現(xiàn)了偏心基礎(chǔ)偏心方向錯(cuò)誤的情況，雖然結(jié)構(gòu)已經(jīng)制作完成，只能重新加工，由此影響了硫化工作的開(kāi)展。

通過(guò)校核，發(fā)現(xiàn)首級(jí)控制網(wǎng)在FK1-FK3網(wǎng)點(diǎn)間誤差在22 mm，經(jīng)與業(yè)主協(xié)商，將此22 mm平均分配在該區(qū)間的42跨基礎(chǔ)上，對(duì)整體的影響不大。

結(jié)合土建加密網(wǎng)，并滿足通視要求，將加密點(diǎn)設(shè)置在山頂或容易看到的地方，經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的布設(shè)，完成49個(gè)加密點(diǎn)的布設(shè)和校核，并上報(bào)監(jiān)理和業(yè)主，獲得批準(zhǔn)。

在托輥安裝過(guò)程中要注意六邊形托輥組的安裝方向和位置，六邊形托輥組的水平下承載托輥應(yīng)安裝在皮帶前進(jìn)方向，并且要注意與過(guò)渡段相鄰的成管段第一個(gè)托輥架上必須安裝托輥組。

托輥組間的過(guò)渡要平滑，盡量不要形成折線過(guò)渡，如果因特殊原因，須滿足管帶桁架的折彎余角小于等于1°。托輥組安裝完成后，使用線繩或鋼絲檢查同跨內(nèi)相鄰跨間的托輥組共面情況，小于3 mm為宜。

弧線段的弧度測(cè)量可以采用弦高法或測(cè)量弧頂和弧段內(nèi)桁架中心與地面測(cè)量中心的吻合性，直線段的直線度、曲線段的線輪廓度的誤差不得大于50 mm。

托輥組安裝初始位置一定要保證在安裝零位，也即各托輥組與支架的螺栓位置、托輥組的裝配螺栓位置要求全部在孔正中心。這樣能夠從實(shí)際上減少安裝誤差與設(shè)計(jì)理論值的偏離，有利于皮帶試運(yùn)轉(zhuǎn)前對(duì)皮帶的跑偏原因進(jìn)行分析。

注意結(jié)構(gòu)伸縮點(diǎn)的位置不要裝錯(cuò)，太鋼工程伸縮點(diǎn)采用長(zhǎng)螺栓孔形式，大約70 m左右設(shè)置一組，其它結(jié)構(gòu)形式與標(biāo)準(zhǔn)桁架沒(méi)有區(qū)別。

硫化牽引也是安裝過(guò)程難于操作的工序。管帶機(jī)牽引要解決的問(wèn)題是：鋼絲繩穿管，牽引機(jī)著力點(diǎn)選擇，防止皮帶在牽引時(shí)過(guò)分扭曲、旋轉(zhuǎn)，最后一個(gè)接頭皮帶的張緊。穿鋼絲繩時(shí)，使用一臺(tái)小的卷?yè)P(yáng)機(jī)，用細(xì)鋼絲繩拖引大鋼絲繩，完成牽引鋼絲繩的穿管；牽引著力點(diǎn)選擇四支撐桁架節(jié)點(diǎn)，用鋼管搭設(shè)受力平臺(tái)，完成力的傳遞；牽引時(shí)皮帶的扭曲翻轉(zhuǎn)主要原因有兩個(gè)，一是托輥組與皮帶間力的作用，二是牽引鋼絲繩釋放扭力引起。對(duì)于第一種，采用人工將翻轉(zhuǎn)的皮帶校正，并檢查引起翻轉(zhuǎn)的托輥組，根據(jù)皮帶機(jī)走勢(shì)，進(jìn)行不同部位托輥組調(diào)整，直線皮帶一般調(diào)整下平受力托輥，弧段一般調(diào)整側(cè)面托輥；第二種需要在牽引頭上布置一個(gè)萬(wàn)向裝置，釋放鋼絲繩扭力。最后一個(gè)接頭，按照皮帶供應(yīng)商KOCH技術(shù)人員的計(jì)算，給出了張緊力和張緊長(zhǎng)度，配重箱的位置，頭部和尾部各制作皮帶夾具，沿線用吊帶、葫蘆，并在沿線和頭尾作標(biāo)識(shí)，頭尾、沿線同時(shí)用人工張緊皮帶。

4 管狀皮帶機(jī)調(diào)整和試運(yùn)行

太鋼管帶機(jī)所有的調(diào)試工作全部在KOCH調(diào)試人員的指導(dǎo)下進(jìn)行，按照設(shè)計(jì)預(yù)期和調(diào)試大綱要求，調(diào)試速度為1.0 m/s。但是鑒于運(yùn)轉(zhuǎn)前，皮帶各部受力狀態(tài)不同，所以剛啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，皮帶速度不能達(dá)到1.0 m/s，在皮帶低速狀況下監(jiān)視皮帶沿線跑偏情況，若有較大跑偏，立即停機(jī)，人工調(diào)正跑偏皮帶，調(diào)整托輥組（管狀皮帶調(diào)整跑偏的原理與平皮帶一致）。皮帶低速運(yùn)轉(zhuǎn)1周后，沒(méi)有特殊情況，提高皮帶速度，在1.0 m/s狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)40 min左右，通常整個(gè)試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間在40～50 h之間。

4.1 管帶機(jī)的調(diào)整方法

4.1.1 成管段的調(diào)整

如圖5所示截面A-A表示輸送帶理想位置，如果這種情況不能在所有工作狀態(tài)下滿足，那么在空載工作狀態(tài)下輸送帶可以出現(xiàn)輕微扭曲。如果是負(fù)載工作狀態(tài)，那么輸送帶搭接處必須在輸送帶承載段上方和返回段下方。圖中表示搭接位置太靠左，可調(diào)整承載托輥來(lái)進(jìn)行糾正（如圖6所示）。選擇需要調(diào)整的托輥應(yīng)取決于搭接位置和每個(gè)托輥處輸送帶的擠壓情況，監(jiān)管員指定需要調(diào)整的托輥。

圖5 管帶機(jī)調(diào)整示意圖

圖6 托輥調(diào)整

4.1.2 糾正輸送帶跑偏

驅(qū)動(dòng)段：?jiǎn)?dòng)前驅(qū)動(dòng)滾筒必須安裝成直線。調(diào)整承載段托輥可使輸送帶精確對(duì)準(zhǔn)。圖7表示承載托輥逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)會(huì)引起輸送帶向左偏移，承載托輥?lái)槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)會(huì)引起輸送帶向右偏移。

圖7 驅(qū)動(dòng)段

返回段：?jiǎn)?dòng)前改向滾筒必須安裝成直線。調(diào)整改向段托輥可使輸送帶精確對(duì)準(zhǔn)。圖8表示回程托輥逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)會(huì)引起輸送帶向左偏移，回程托輥?lái)槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)會(huì)引起輸送帶向右偏移。

圖8 返回段

4.1.3 管帶機(jī)張緊的調(diào)整

管帶機(jī)輸送帶張緊不足的表現(xiàn)有輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)不連續(xù)；輸送帶不能正確形成管狀（六邊形）；成管段搭接位置變動(dòng)；輸送帶與張緊的搭接輸送帶相反方向沿驅(qū)動(dòng)滾筒偏移，此時(shí)應(yīng)增加配重，如圖9。管帶機(jī)輸送帶過(guò)分張緊的表現(xiàn)有：形成曲面段輸送帶形狀臂其他部分窄很多；輸送帶與張緊的搭接輸送帶相反方向沿驅(qū)動(dòng)滾筒偏移，此時(shí)應(yīng)減少配重如圖10。

圖9 輸送帶張緊不足的調(diào)整

圖10 輸送帶過(guò)分張緊的調(diào)整

4.2 管帶機(jī)的調(diào)試

待管狀帶式輸送機(jī)安裝完畢，驗(yàn)收合格后，減速機(jī)及潤(rùn)滑部分加滿油進(jìn)行空負(fù)荷調(diào)試。觀察減速機(jī)、電機(jī)、滾筒、皮帶等設(shè)備的運(yùn)行情況，記錄好減速機(jī)、電機(jī)、滾筒的發(fā)熱及震動(dòng)情況。特別要注意觀察過(guò)渡段皮帶運(yùn)行情況，看過(guò)渡段能否把平皮帶卷為管狀皮帶，把管狀皮帶變?yōu)槠狡В?dāng)不起作用時(shí)，要調(diào)整過(guò)渡段的托輥。當(dāng)管狀皮帶的重合部分不在6個(gè)托輥正上部時(shí)，要調(diào)整托輥。

調(diào)試后要求：皮帶的重合部分在六個(gè)托輥正上部；管狀皮帶不發(fā)生蛇轉(zhuǎn)；托棍與皮帶接觸良好；減速機(jī)、電機(jī)的振動(dòng)、溫度要達(dá)到要求；啟動(dòng)和停止時(shí)，拉緊裝置工作正常，膠帶無(wú)打滑現(xiàn)象；不得有刮傷膠帶和不允許的摩擦現(xiàn)象存在；上煤時(shí)，全部托輥應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；軸承工作溫度應(yīng)穩(wěn)定，滑動(dòng)軸承溫度＜65℃，滾動(dòng)軸承溫度＜80℃；軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)部分無(wú)異常狀態(tài)；無(wú)漏油、滑油現(xiàn)象；控制系統(tǒng)正確，運(yùn)行操作靈活；出力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；聯(lián)鎖和各事故按鈕工作良好；導(dǎo)料槽橡膠裙板和膠帶之間的間隙合適；液力偶合器無(wú)發(fā)熱現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

太鋼管帶機(jī)的順利完工，填補(bǔ)了中港和一航安裝公司管帶機(jī)施工空白。在施工過(guò)程中通過(guò)大家積極的準(zhǔn)備，共同的努力，公司的強(qiáng)力支持，德國(guó)專家的全力指導(dǎo)，順利完成了4.5 km的全密封管帶機(jī)安裝調(diào)試，解決了在山區(qū)施工的測(cè)量、道路等種種困難，解決了長(zhǎng)距離管帶機(jī)硫化工藝難題。最后實(shí)際調(diào)試時(shí)間為42 d，開(kāi)創(chuàng)了管帶機(jī)調(diào)試的新記錄，也得到了業(yè)主的好評(píng)。

參考資料：

[1] 管帶機(jī)操作說(shuō)明書(shū)[R].德國(guó)KOCH公司.

[2]JB/T 10330—2002，圓管帶式輸送機(jī)[S].