皮帶機新型清掃器系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

【摘要】煤炭碼頭皮帶機清掃器是不可或缺的部件之一，它負責(zé)著皮帶機沿線清掃清潔的工作，以往傳統(tǒng)的兩級清掃器已經(jīng)不能滿足我們目前對環(huán)保的新要求，所以新型清掃器系統(tǒng)的研究與應(yīng)用迫在眉睫。

【關(guān)鍵詞】皮帶機；清掃器；三級清掃；聚氨酯；合金刀頭

一、煤炭碼頭環(huán)?，F(xiàn)狀

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源的緊迫需求，我國煤炭“西煤東運、北煤南移” 格局的深化，帶動了煤炭碼頭的迅速發(fā)展。與此同時，也造成了煤炭運輸過程中的環(huán)境污染問題。黨的“十八大”和“十二五”規(guī)劃中將生態(tài)文明建設(shè)放在了非常重要的位置，把保護環(huán)境定為基本國策。對煤炭行業(yè)環(huán)保治理標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進一步深化、升級。但是，煤炭行業(yè)原有環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)保設(shè)備大多采用當(dāng)年國家的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)實施和執(zhí)行，相應(yīng)的管理制度和治理方案已經(jīng)不能滿足當(dāng)今煤炭港口環(huán)境保護的新要求。煤炭種類繁多也是造成污染的原因之一，尤其是塊煤作業(yè)過程中造成灑漏揚塵等污染問題。

二、煤炭碼頭清掃器簡介

頭部清掃器：頭部清掃器用于皮帶卸載滾筒回程皮帶上面的清掃工作，該清掃器隨皮帶機配套，該清掃器配套有重錘漲緊或彈簧漲緊。數(shù)量：普通皮帶機1道、強力皮帶機2道，清掃介質(zhì)：普通皮帶機使用膠條、強力皮帶機使用合金或聚氨酯。

中部清掃器：也用于清理皮帶非工作面，使下皮帶面粘的物料盡量少地傳送到下部托輥及改向滾筒上去。安裝位置：與皮帶中部卸載點后方5米范圍內(nèi)，或皮帶機機身（距離機頭）2/3位置。數(shù)量：普通皮帶機至少1道、強力皮帶機至少2道，清掃介質(zhì)：普通皮帶機使用膠條、強力皮帶機使用膠條或聚氨酯。

尾部空段清掃器：負責(zé)皮帶機機尾前非工作面的清掃。數(shù)量：至少1道。清掃介質(zhì)：普通皮帶機使用膠條、強力皮帶機使用膠條或聚氨酯。安裝位置：機尾緩沖托輥架前方5米范圍內(nèi)。

頭部清掃器處衛(wèi)生清理由皮帶機機頭司機負責(zé)；皮帶機中部卸載點位置清掃器處衛(wèi)生清理由搭接皮帶機（刮板機）單位安排人員清理；皮帶機中部空段清掃器處衛(wèi)生清理由皮帶機管理單位負責(zé)；皮帶機機尾15米范圍內(nèi)如有下部設(shè)備搭接時，衛(wèi)生由搭接皮帶管理單位負責(zé)清理（多部設(shè)備同時搭接時，由最近設(shè)備單位負責(zé)）；皮帶機機尾無設(shè)備搭接時，衛(wèi)生由皮帶機管理單位負責(zé)。清掃器分類：

1）機械型：由刮板、刮板架、支座和重錘或彈簧組成，其特征在于：刮板呈“八”字形、“一”字形設(shè)于掛板架上，固定在輸送機機頭卸載滾筒下，利用重錘或彈簧起到補充平衡作用。

2）電動型：由電動機、減速機、傳動軸、調(diào)整座、筒狀箱體、支架等組成，利用旋轉(zhuǎn)方式和滾筒擠壓等方式把膠帶粘性物料清理干凈。

輸送機清掃器種類有：無動力毛刷式皮帶清掃器、高分子聚氨酯清掃器、無動力滾刷式皮帶清掃器、聚氨酯清掃器、O型清掃器、合金橡膠清掃器、V型清掃器、空段清掃器、刮板清掃器、皮帶機輔機DQS型高分子清掃器、合金彈簧滾筒清掃器、電動旋轉(zhuǎn)式清掃器、電動滾刷是清掃器、復(fù)合膠板彈簧鋼片面皮帶清掃器等等。

三、煤炭碼頭傳統(tǒng)清掃器的使用現(xiàn)狀

皮帶機輸送煤炭過程中，一部分煤粉會粘結(jié)在輸送帶工作面，經(jīng)過頭部滾筒轉(zhuǎn)向，工作面朝下。理論上在頭部滾筒附近加裝的清掃器能夠?qū)⒐ぷ髅娴恼趁呵謇砀蓛?，如果清掃器清理效果不佳，粘煤就會直接灑落到頭部滾筒與驅(qū)動站之間，同時，膠帶工作面會帶著粘煤進入到驅(qū)動站上改向滾筒處，很短時間內(nèi)導(dǎo)致該處滾筒包膠表面產(chǎn)生積煤，造成滾筒包膠的嚴重磨損。

原有設(shè)計清掃系統(tǒng)包括P型清掃器、H型清掃器兩級清掃，刀片為合金材質(zhì)。后經(jīng)改造，統(tǒng)一更換為聚氨酯刀片。聚氨酯清掃器在多年的實際使用過程中發(fā)現(xiàn)磨損快、壽命短，使用效果大打折扣。在實際作業(yè)過程中很容易造成頭部滾筒與驅(qū)動站之間的粘煤灑漏，驅(qū)動站上改向滾筒磨損嚴重，產(chǎn)生噪聲污染。據(jù)不完全統(tǒng)計，公司開港以來由于粘煤磨損造成的驅(qū)動站附近的滾筒更換數(shù)量達121次，占滾筒更換總數(shù)的約85%。煤炭內(nèi)含有一定量的水分，運轉(zhuǎn)過程中會附著在膠帶上，直接導(dǎo)致驅(qū)動站上改向滾筒包膠會出現(xiàn)凍粘現(xiàn)象，并很快產(chǎn)生冰溜子，容易扎傷膠帶，導(dǎo)致皮帶跑偏，尤其是導(dǎo)致皮帶的劇烈抖動，影響皮帶與滾筒的穩(wěn)定性，技術(shù)人員在驅(qū)動站上改向滾筒處增設(shè)了清冰器，雖在一定程度上可以清理滾筒冰溜子，但還會出現(xiàn)局部抖動，且在使用過程中出現(xiàn)過開焊的情況，存在較大的安全隱患。

四、傳統(tǒng)清掃器的使用問題及研究升級的必要性

1、帶式輸送機輸送的材料往往帶有粘性物質(zhì)，如煤塵、泥漿、粉狀物料，其中一部分會粘在輸送帶工作面上，在卸料時不能卸掉，粘著物料便進入驅(qū)動滾筒造成皮帶打滑；粘著物進入空載段的下托輥上，把托輥弄臟并粘有這些附著物。物料進入托輥殼體內(nèi)，從而增大軸承座上的徑向載荷和軸向載荷，使得軸承快速磨損，甚至造成托輥停轉(zhuǎn)；托輥殼體粘上物料會撕裂和拉毛輸送帶的面膠，加速輸送帶磨損。如果粘著物進入機尾改向滾筒，就會粘在滾筒表面上，越粘越多，附著力也越來越大；粘著物還會繞過機尾滾筒粘在鉸接托輥上，結(jié)果造成輸送帶跑偏，增加輸送帶磨損，釀成嚴重后果。輸送帶上殘留的物料還會加大對滾筒的摩擦力，有時會引起輸送帶面膠和滾筒包膠層的撕裂或斷帶。同時，煤炭內(nèi)混有雜質(zhì)，粘在皮帶回程面上的煤不及時清理的話，再作業(yè)其他煤種時，就會混入到后面的煤種當(dāng)中，這對于煤炭質(zhì)量要求非常嚴格的作業(yè)環(huán)境來說是不允許的。如果清掃裝置良好，對托輥、輸送帶等的使用壽命都可以延長。同時，如果想認為清除機尾滾筒的粘著物，往往容易發(fā)生嚴重的人身傷亡事故，為保證皮帶輸送機的正常運轉(zhuǎn)，必須將輸送帶上的粘著物清掃干凈。由此可見，清掃器在帶式輸送機上有著不可忽視的作用。

2、帶式輸送機清掃器的作用：

清掃器是一種帶式輸送機的粘著物和塊狀較大物料的清理裝置。清掃器主要作用是能減輕輸送帶的過度磨損，降低能耗。

1）保持皮帶的干凈，保證皮帶在驅(qū)動滾筒上有足夠的摩擦力，防止皮帶打滑和皮帶跑偏。

2）有效減少粘性、較大物料對皮帶和托輥磨損，有效延長皮帶、托輥的使用壽命。

3）保證皮帶運行穩(wěn)定，不上下左右跳動和撕裂皮帶。

4）隨著粘性物的減少，對承載托輥、托架、驅(qū)動滾筒、換向滾筒等起到有效保護，保證了正常運轉(zhuǎn)，減少設(shè)備維修率。

3、目前國內(nèi)外皮帶機清掃器使用中普遍出現(xiàn)的問題：

1）思想上不重視

2）清掃器選型不合理

3）清掃器本身質(zhì)量不高，結(jié)構(gòu)不合理

4）安裝不正確

5）使用過程中不重視維護

具體來說：

1）由于帶速較高，磨損快，工人需頻繁調(diào)整、更換，勞動強度大，如調(diào)整不及時清掃效果會更差。

2）由于橡膠自身物理特性所決定，運行帶速應(yīng)小于3米/秒，如果帶速增加較大，摩擦溫度升高，造成橡膠性能改變，極易造成橡膠碳化，形成硬顆粒，對皮帶會造成嚴重損傷。

3）國產(chǎn)，自制金屬清掃器由于結(jié)構(gòu)和設(shè)計上的缺陷，運行過程中，不能有效保證刀頭對皮帶的法向正壓力的均衡，造成清掃器達不到預(yù)期的效果，還有可能對皮帶造成損傷，特別是接頭部位的損傷。

4）由于沒有良好的彈性緩沖裝置設(shè)計，對帶面有凸出物的通過性不佳，極易損傷皮帶，嚴重的可造成皮帶的撕裂。

5）國產(chǎn)聚氨酯清掃器，在常溫下自身耐磨性不好，更換頻繁。在低溫下，更由于材料自身物理特性，材質(zhì)會變硬，強度下降，低溫運行壽命降低，重要是加大對皮帶的磨損。

4、神華津煤皮帶機清掃器采用H和P型組合，H型主要清除皮帶作業(yè)面85%大的粘煤顆粒，P型主要用于清潔剩余皮帶表面的粘煤及水分。但是，在實際運行過程中，皮帶機清掃器存在如下問題：

1）公司原H型清掃器補償單元中的連接手柄銹蝕嚴重，在彈簧作用力下無法實現(xiàn)刀片的實時補償，與皮帶面接觸不理想。

2）原P型清掃器彈簧補償單元銹蝕嚴重，起不到補償功能。

3）清掃器清掃過程中由于刀片周圍積煤嚴重，導(dǎo)致清掃效果大打折扣。

4）更換單片聚氨酯刀片，導(dǎo)致的整體清掃器清掃不均勻，也會影響清掃效果。

5）隨著皮帶的使用修補，皮帶表面的補丁導(dǎo)致清掃器不能貼近皮帶面，清掃效果大打折扣。

6）粘煤隨著回程皮帶灑落到驅(qū)動站附近，同時，其余粘煤進入到驅(qū)動站滾筒處，短時間內(nèi)導(dǎo)致該處滾筒包膠表面產(chǎn)生積煤，造成滾筒包膠的嚴重磨損。公司開港以來由于粘煤磨損造成的驅(qū)動站附近的滾筒更換數(shù)量達121次，占滾筒更換總數(shù)的約85%。

7）清掃器清理效果不佳，粘煤就會直接灑落到頭部滾筒與驅(qū)動站之間，同時，膠帶工作面會帶著粘煤進入到驅(qū)動站上改向滾筒處，很短時間內(nèi)導(dǎo)致該處滾筒包膠表面產(chǎn)生積煤，造成滾筒包膠的嚴重磨損。冬季會出現(xiàn)結(jié)冰溜子現(xiàn)象，且回程面皮帶煤餅撒漏嚴重。

五、神華津港新型清掃器的研究與應(yīng)用

神華津港是神華和天津港兩大集團為實現(xiàn)國家“北煤南移”總體戰(zhàn)略規(guī)劃而建造的專業(yè)化煤炭裝卸碼頭，其作業(yè)方式主要是采用翻車機、堆、取料機、裝船機及皮帶輸送機對煤炭進行裝卸傳送。整體碼頭共有36條皮帶機，其中翻堆線24條，取裝線12條。原有環(huán)保除塵設(shè)備有：清掃器，灑水除塵，皮帶機導(dǎo)料槽，靜電除塵器，其中每天皮帶機頭部配備清掃器，在多年的使用運行中，我們根據(jù)清掃器運行出現(xiàn)的問題逐漸總結(jié)經(jīng)驗，引進先進技術(shù)對現(xiàn)有清掃器進行了研究升級，并達到了既定的使用效果。

1、第一道清掃器前置P-PUR型清掃器，采用進口聚氨酯刀片，使用壽命大大提高。補償單元采用彈簧直拉式結(jié)構(gòu)簡單，且手柄處配置尼龍?zhí)?，避免生銹問題。P-PUR的優(yōu)點：

1）可完成85%以上的主要清掃任務(wù)。

2）優(yōu)質(zhì)的PUR橡塑復(fù)合材料，具有很好的耐磨性。

3）PUR刮板設(shè)置在滾筒軸線以下，便于物料直接進入料斗排泄。

4）、高效的緩沖補償機構(gòu)，便于刮板磨損的補償。

5）、便于現(xiàn)場維修更換。

2、第二道清掃器：HM-U1清掃器，采用新型合金刀片，該刀片帶有防止積煤的導(dǎo)料膠簾，避免刀片周圍的積煤。該裝置的補償單元利用橡膠彈性形變進行補償，使用壽命長，補償反應(yīng)及時。HM-U1的優(yōu)點：

1）新型可靠地補償裝置，抗輸送帶沖擊震蕩性能好，清潔效果好且不易傷帶。

2）德國特制的高品質(zhì)硬質(zhì)合金刀片，具有超長的使用壽命。

3）調(diào)解機構(gòu)方便調(diào)整刀片與皮帶面的接觸壓力。

4）兩側(cè)的金屬刀片向外呈下降圓弧形，有效防止刀片邊緣損傷皮帶表面。

5）光滑的PE刀片護板可以很好地防止物料堆積和結(jié)垢。

3、第三道清掃器：HM-U8型清掃器的結(jié)構(gòu)獨特，設(shè)計新穎，交叉排布的硬質(zhì)合金刀片可以追求到完美的清掃效果，同時，刀片還可以繞著管軸線轉(zhuǎn)動，可以隨著聚氨酯底座一起實現(xiàn)動態(tài)擺動，從而保證合金刀片與皮帶表面始終處于最佳接觸狀態(tài)，實現(xiàn)高效且不傷皮帶的清掃效果，清掃效果極佳。硬質(zhì)合金刀片通過螺桿式緊固裝置進行調(diào)節(jié)。加強型緊固裝置可應(yīng)用于重載工況，滿足不同皮帶機工況清理皮帶回程面的要求。HM-U8的優(yōu)點：

1）通用型，適用于多種不同類型的物料；

2）分體式刀片的可上下擺動功能確保不傷皮帶的清掃效果；

3）刀片（獨立的彈性支撐）可精確調(diào)整所需接觸壓力；

4）可靠的緩沖彈性補償裝置，抗輸送帶沖擊振蕩性能好，確保清掃器刀片在運行中始終保持與輸送帶表面接觸，保持壓力，清掃效果極佳；

5）高品質(zhì)硬質(zhì)合金刀片確保理想的服務(wù)壽命；

6）簡潔的結(jié)構(gòu)設(shè)計，簡便快捷的安裝/刀片更換；

7）防銹的硬質(zhì)合金刀片設(shè)計；

8）加強式設(shè)計適用于重載惡劣的工況；

9）適用于所有工業(yè)行業(yè)的散狀物料的清掃；

10）現(xiàn)場安裝調(diào)整便捷、維護、更換刮料板方便；

11）出色的性能比能有效降低成本；

HMU8清掃器，適用于多種不同類型物料，特別是針對惡劣工況、表面不平整的輸送帶的次級清掃{適用帶寬：50Cl2200mm；適用于冷、熱硫化接頭、機械接頭的輸送帶；適用帶速：65m/s以內(nèi)；適用工作溫度： ˉ400C到+800C；可用于耐油、腐蝕等工況環(huán)境；為保證頭部清掃器區(qū)域運行的穩(wěn)定性，在頭部滾筒處加設(shè)兩組平托來減少皮帶面的跳動，以提高清掃器的清潔效率。實現(xiàn)了皮帶機回程面的三級清掃。

1、第一道P-PUR采用聚氯脂復(fù)合材料，利用模具一體加硫成形，刮刀面平整，直線度好，低摩擦、高耐磨、高強度，具有穩(wěn)定的刮料效果。有效清除殘留皮帶上80%以上的細粒、濕粘物料。預(yù)壓式調(diào)壓器確保刮刀與皮帶的穩(wěn)定接觸壓力。

2、第二道HM-U1皮帶清掃器，采用合金刀頭，刮刀面平整成一平面，可有效清除殘留皮帶上之細粒，濕粘物料，緩沖座組合面積大，不斷裂，不積料，可避免刮刀口崩裂損及皮帶，也可用于逆向運轉(zhuǎn)皮帶。利用橡膠彈性形變進行補償，可確保與皮帶的良好接觸和刮料效果。

3、第三道HM-U8清掃器，交叉排布的硬質(zhì)合金刀片以及單體調(diào)整補償單元可以有效將通過第一道清掃器和第二道清掃器的粘附在皮帶回程面的細微顆粒進行清理，最終實現(xiàn)三道清掃器系統(tǒng)85%的清潔效率。

六、使用效果

1）有效提升了皮帶機頭部清掃效果，清潔效果提高了85%以上。

2）減少皮帶機回程面粘煤的灑落，同時提高了皮帶機沿線滾筒及托輥的使用壽命，為后續(xù)流程的環(huán)保工作提供了基礎(chǔ)。

3）減少清掃人員的勞動強度，改善現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動環(huán)境，減少職業(yè)病發(fā)生幾率，具有廣泛的社會效益和推廣價值。