輸送帶跑偏的原因分析及調偏措施

侯可中

（三河發(fā)電有限責任公司，河北 三河 065201）

0 概 述

目前，燃料輸送帶的跑偏問題普遍存在，且常有發(fā)生，時刻威脅著輸送系統(tǒng)的安全運行。因此，需采用各種調偏方法，減少或杜絕跑偏現象，但是，調偏裝置的調偏性能有限，有些設計也不是很合理。在燃料輸送系統(tǒng)中，有些調偏裝置未能及時維護，已失去了調偏作用。皮帶跑偏會引起皮帶邊緣的刮損和撕裂，還伴有撒煤現象，使皮帶的使用壽命大打折扣。為此，有必要對輸送系統(tǒng)皮帶的跑偏問題進行研究，以求減少皮帶輸送系統(tǒng)的運行風險，延長輸送帶的使用壽命。

1 皮帶跑偏原因分析

1.1 輸送帶質量缺陷引起的跑偏

有些輸送帶上下蓋膠的厚度不均、鋼絲繩芯帶中各條鋼絲繩的初張力不等、輸送帶安裝時接頭不對中等原因，引起輸送帶截面上張力分布不均，張力大的一側對輸送帶的中心產生彎矩，在彎矩的作用下皮帶向張力小的一側移動，引起跑偏，如圖1所示。

1.2 落料點偏移引起的跑偏

當落煤點向某一方向偏移時，煤流對皮帶的作用力將產生不均勻現象，偏移一側的煤流對皮帶向下的作用力大于另外一側煤流對皮帶向下的作用力，在皮帶機兩側槽形托輥上，形成不均勻的下滑力，作用力大的一側將皮帶推向力小的一側，形成跑偏，如圖2所示。

圖1 輸送帶缺陷引起的跑偏

圖2 落料點偏移引起的跑偏

1.3 托輥組兩側托輥傾角不一致引起跑偏

由于安裝或制造方面的原因，或是在雨雪天氣，也會造成托輥粘煤增厚等現象，這會使托輥組兩側的傾角不一致，導致皮帶跑偏。例如，托輥組一側托輥向前傾斜，則皮帶向另外一側跑偏，反之，托輥組一側托輥向后傾斜，則皮帶向同一側跑偏；托輥組一側的托輥傾角為35°，如某側的傾角大于35°，則皮帶從傾角大的一側向傾角小的一側跑偏。

1.4 托輥架傾斜引起的跑偏

當托輥架因某些原因發(fā)生傾斜時，煤流的中心將偏離皮帶機中心線，煤流的重力方向將不再通過皮帶機中心線，此時，煤流的重力，將分解成垂直于皮帶和沿著托輥組架傾斜方向的二個分力，而傾斜方向的力作用在皮帶托輥下方，使輸送帶滑向另一側，形成跑偏，如圖3所示。

1.5 托輥轉動不靈活引起的跑偏

輸送皮帶經長期運行后，由于某種原因，會發(fā)生皮帶機某一側個別托輥的阻力增大，托輥轉動不靈活，或根本不轉動，皮帶在其上部由滾動摩擦逐漸變?yōu)闈L滑摩擦或純滑動摩擦，導致運行阻力大增，如另一側托輥轉動正常，阻力沒有增加，此時，某側阻力F1與另一側阻力F2的大小就會有差異，在兩側力差的作用下，形成向阻力小的一側偏移的彎矩，在彎矩的作用下，皮帶向阻力小的一側偏移，如圖4所示。

圖3 托輥架傾斜引起的跑偏

圖4 托輥轉動不靈活引起的跑偏

1.6 主動滾筒或從動滾筒錐型肥大跑偏

在冬季冰雪氣候下，露天運行的輸送帶，混雜有雪的煤粉很容易不均勻地黏在滾筒外表面，并凍結在滾筒上，而清掃器又無法及時清除，造成滾筒呈現錐型肥大，輸送帶由直徑較大的一側向直徑小的一側滑移，導致跑偏。

2 皮帶跑偏的治理方法

2.1 調整承載托輥組

皮帶跑偏時，可調整托輥組的位置進行調整，托輥組兩側的安裝孔都被加工成腰形孔，以便進行調整。在皮帶前進方向上，如果皮帶向右側跑偏，將右側托輥向皮帶前進方向移動，或將另外一側托輥組后移；如果皮帶向左跑偏，調整方法類同，如圖5所示。

2.2 調整驅動滾筒與改向滾筒的位置

圖5 調整承載托輥組示意圖

主動滾筒與改向滾筒的調整，是皮帶跑偏調整中的重要環(huán)節(jié)。因為一條皮帶機至少2～5個滾筒，所有滾筒的安裝位置必須垂直于皮帶機長度方向的中心線，若偏斜過大，必然發(fā)生跑偏。調整方法與調整托輥組類似，如圖6所示。對于頭部滾筒，如果皮帶向右側跑偏，則將滾筒右側軸承座位置向前移動，皮帶向左側跑偏，則將滾筒左側軸承座位置向前移動。對于尾部滾筒的調整，如皮帶向右側跑偏，則將滾筒右側軸承座位置向后移動，皮帶向左側跑偏，則將滾筒左側軸承座位置向后移動。

圖6 調整驅動滾筒與改向滾筒的位置

2.3 糾正落料點的位置.

落料點的位置對皮帶跑偏有非常大的影響，尤其兩條皮帶機在水平面投影成垂直狀態(tài)時的影響更大。如果上下兩條皮帶機的相對高度越低，煤流的水平分速度越大，對下層皮帶的側向沖擊力也越大，同時，煤流也很難聚中，使皮帶橫斷面上的煤流偏斜，最終導致皮帶跑偏。如果煤流向右側偏斜，則皮帶向左側跑偏，反之亦然。為了減少或避免皮帶跑偏，可以在落煤管下端增設擋煤板，以改變煤流的方向和落點的位置。但此方法不是很可靠，也給點檢和維修帶來不便。當檢查不到位時，容易發(fā)生擋煤板脫落甚至刮傷皮帶的危險。為此，可采用改變落煤管之中煤流方向和落煤點的新方法，改變了落煤口的形狀，由正方形改為長方形，改造后的落煤口，如圖7所示。

圖7 落煤口改造前后示意圖

2.3.1 落煤不均勻的主要原因是落煤管截面為方形結構，其截面尺寸為1m×1m，落煤在落煤口內的跳動量較大，許多落煤會偏離皮帶機的中心線，煤流落至皮帶左側或右側，均會造成皮帶跑偏。

2.3.2 改變了落煤管的下口尺寸，將落煤管下口寬度由1m改成0.5m，前后方向的長度由1m增加至1.5m，改造后，落煤管的高度為1.5m，讓底部落煤管兩側面與水平面的夾角呈80℃，大于30℃的原煤滯留死角，可避免煤流的滯留。

2.3.3 改造前、后底部落煤管的結構對比，如圖7所示。原落煤管形狀為等截面落煤管，改造后，底部落煤管由方形結構逐步過渡到長方形結構，煤流的晃動空間被壓縮。

2.3.4 以輸煤系統(tǒng)某段皮帶機尾部最短的落煤高度2.5m為例，計算煤流速度。改造后，底部落煤口允許的最大流量：

根據自由落體計算公式h＝0.5 gt2，其中h＝2.5m，g＝9.8m／s2，得t＝0.71s

底部落煤口流速V＝tg＝0.71×9.8＝7m／s，底口面積S＝1.5×0.5＝0.75m2

底部落煤口流量Q＝3 600 SV＝3 600×0.75×7＝18 900m3，煤的比重按0.9t／m3計算，則重量流量G＝0.9Q＝0.9×18 900＝17 010t。此流量遠遠大于輸煤運行規(guī)程規(guī)定的流量，所以，落煤管由方形截面改造成為長方形截面之后，落煤管煤流不會受阻，仍能保持暢通，輸煤系統(tǒng)仍能保持安全穩(wěn)定運行。

2.3.5 落煤口改造之后，不再需要加裝擋煤板，消除了不安全隱患，成為免維護部位，節(jié)省大量的人力物力和財力。

2.4 安裝自動調心托輥組

調心托輥組有多種類型，如中間轉軸式、四連桿式、立輥式、水平雙向換位式、錐型調偏式、摩擦式等，其原理是采用擋輥阻擋、托輥改變轉動方向阻擋、或產生橫向推力使皮帶自動向心，達到調整皮帶跑偏的目的。

2.4.1 擋輥式自動調偏托輥組

擋輥式自動調偏托輥組的結構，如圖8所示。接受皮帶跑偏動作的主體是擋輥，只有當皮帶邊緣作用于擋輥時，擋輥才帶動調偏托輥組動作進行調偏，此時，皮帶邊緣已超過側托輥最外端，調偏的位置滯后，同時，這種擋輥在轉動過程中接受皮帶的摩擦力有限，皮帶邊緣向外的擠壓力卻遠遠大于皮帶作用于擋輥的摩擦力，因而擋輥帶動調偏托輥組時，只能轉動很小的角度，調偏能力非常有限。此種調心托輥組可以適用于單、雙向皮帶機。

圖8 擋輥式自動調偏托輥組

2.4.2 擺動式皮帶調偏托輥組

軸心自動擺動式調偏托輥組，如圖9、圖10所示。托輥長度為皮帶寬度的一半，直徑為194mm。托輥由內、外筒及其他配件組成。內筒的內徑大于支承軸的外徑，使托輥整體可以圍繞立柱作水平轉動，轉動的角度約5°。

圖9 軸心自動擺動式調偏托輥組

圖10 調偏托輥剖視圖

運行中，當皮帶偏離皮帶機中心線時，托輥兩端受力發(fā)生偏差，皮帶偏離的一側受力增大，托輥在受力差的作用下，圍繞立柱作水平轉動并與支撐軸發(fā)生相對運動，托輥由垂直皮帶位置轉為與皮帶有一定角度的位置，托輥的圓周切向摩擦力由平行皮帶方向轉為向皮帶內側方向，對皮帶形成一個向皮帶機中心線滾動的位移，直至皮帶恢復到皮帶機中心線為止。

這種調偏托輥組可進行雙向調偏，適應性強，壽命較長，但結構復雜，制造工藝要求高，價格較貴。

2.4.3 雙向機械連桿全自動調心托輥組

雙向機械連桿全自動調心托輥組，如圖11所示。主要由2個斜托輥、2個水平轉向托輥及中心轉換機構等組成。

圖11 雙向機械連桿全自動調心托輥組

當皮帶跑偏并接觸擋輥時，擋輥通過連桿機構，帶動調偏托輥組轉動一個角度，在整組托輥的滾動切向力的作用下，將皮帶糾偏至中心位置。

反之，當皮帶向相反方向運行時，另外一個托輥向上翻轉一個角度，繼續(xù)承載皮帶反方向運行的調偏作用。

連桿全自動調心托輥組可以實現雙向調偏，調偏效果較好，但調偏角度有限，使用壽命較短，由于結構較復雜，遇煤泥時，轉換機構的故障率較高。

2.4.4 錐型調偏托輥組

錐型調偏托輥組是利用錐型托輥各位置的不同線速度進行調偏，如圖12所示。當皮帶跑偏時，錐形滾子與皮帶接觸點處的速度差而產生附加推力，使皮帶向相反方向運動，從而達到糾偏的目的。

連桿機構的布置簡單，維護方便，但不適合在傾斜的皮帶機上使用，且錐形輥各點存在速度差，易使皮帶磨損，縮短了皮帶的使用壽命。

圖12 錐型調偏托輥

2.4.5 分段式變摩擦調偏托輥組

分段式變摩擦調偏托輥組的結構，如圖13所示。

圖13 分段變摩擦調偏托輥組

當輸送帶正常工作且跑偏量不大時，輸送帶與兩側立輥不接觸，輸送帶在側螺旋短托輥的作用下自動對中運行。當跑偏量增加時，輸送帶會發(fā)生側向運動與立輥接觸，并帶動立輥向外側運動，立輥向外側運動的同時，拉動螺旋短托輥內的錐型活塞一起移動，錐型活塞與螺旋短托輥內的錐型筒壁接觸，在摩擦力的作用下，螺旋托輥轉速下降，螺旋托輥和輸送帶之間的相對滑動速度增加，輸送帶相對螺旋短托輥外筒體的運動由滾動逐漸變?yōu)闈L滑，摩擦系數增大，當跑偏量進一步增加，錐型活塞會閘死螺旋托輥的內筒體，使外筒體與輸送帶的滾動摩擦改變?yōu)榛瑒幽Σ粒硗庖粋嚷菪掏休佂馔搀w與輸送帶之間仍然是滾動摩擦，輸送帶兩側出現受力不均現象。輸送帶在受力差的作用下，向皮帶機中心線移動。當輸送帶回到中心位置后，錐型活塞在彈簧力的作用下恢復到原來位置，錐型活塞與螺旋短托輥內錐形筒體分離，螺旋托輥外筒體與輸送帶之間的滑動摩擦又改為滾動摩擦。分段式變摩擦托輥組的對中性能好，調偏速度快，調偏能力強，能夠實現雙向調偏。同樣，由于調偏過程利用了滑動摩擦，也會磨損皮帶，縮短皮帶的使用壽命。

3 自動調偏托輥組的選型優(yōu)化

綜合比較了各類調偏托輥組的性能后，認為擋輥連桿式自動調偏托輥組的單向調偏的效果最好，使用壽命較長；軸心自動擺動式調偏托輥組的雙向調偏效果好，其次，調偏效果較好的，是分段式變摩擦調偏托輥組和雙向機械連桿全自動調心托輥組。

4 結 語

皮帶跑偏問題一直是困擾燃料輸送系統(tǒng)難題，此問題處理的好與壞，將直接關系到輸煤系統(tǒng)乃至影響機組的安全運行。首先應做好基礎工作，皮帶機的制造與安裝應符合設計標準和安裝要求，安裝托輥的傾角應相同。選用調偏效果好，經久耐用，價格合理的自動調偏托輥組。做好設備的定期點檢工作，及時消除造成皮帶跑偏的不安全因素。