某轉(zhuǎn)運站帶式輸送機轉(zhuǎn)載系統(tǒng)改進分析

郭延磊，王緒科

（河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院，河南 焦作 454000）

某碼頭原為卸載鐵礦石專用碼頭，卸船線已經(jīng)建成，后來在該碼頭附近新建一火力發(fā)電廠，需為該新建電廠輸煤，經(jīng)綜合考慮，海運來煤計劃經(jīng)由原有卸船線皮帶機BM通過T1轉(zhuǎn)運站轉(zhuǎn)載卸煤，該轉(zhuǎn)運站的原有設(shè)備布置圖如圖所示，鐵礦石從皮帶機BM經(jīng)轉(zhuǎn)載系統(tǒng)輸送到BJ1，擬在BM帶式輸送機下方、BJ1帶式輸送機（輸送鐵礦石）上方新增帶式輸送機BJ2（運煤），該輸送機尾部布置在T1機房內(nèi)，要求新設(shè)備不得與已有設(shè)施相干涉，因此需對轉(zhuǎn)載系統(tǒng)的布置進行一系列的改造[1]。

圖1 改造前后轉(zhuǎn)載系統(tǒng)布置圖

1 原轉(zhuǎn)載系統(tǒng)存在的問題

原有帶式輸送機轉(zhuǎn)載系統(tǒng)主要的工作過程是通過在溜管中形成“料打料”來減少設(shè)備的磨損，通過物料對溜管的沖擊來減小流速，以減小物料對皮帶的沖擊，這種設(shè)計在一定程度上減少了物料對皮帶的沖擊，然而，存在的問題也比較突出。

（1）設(shè)備沖擊嚴重。輸送過程中，對溜管，緩沖鎖氣器和電動三通的沖擊很嚴重，降低了設(shè)備的使用壽命。

（2）落料點的導(dǎo)料槽系統(tǒng)因沖擊力大導(dǎo)致密封效果差，粉末泄露嚴重，分散的物料之間相互的撞擊、物料和溜管之間的沖擊也導(dǎo)致物料外泄，引起嚴重的揚塵，目前嚴格的環(huán)保條件下，往往需配備除塵設(shè)備，運行維護費用高，棧橋的頻繁沖洗造成水資源浪費[2]。

（3）料打料的溜管會嚴重堵料，堆積的物料坍塌后造成下游皮帶機瞬間嚴重超載而撒料，受料不均勻?qū)е缕芷?，引起皮帶磨損和撕裂。

原轉(zhuǎn)載系統(tǒng)的這些弊端，嚴重制約了皮帶輸送機的輸送效率，因此需要迫切需要一種嶄新的轉(zhuǎn)載系統(tǒng)。

2 轉(zhuǎn)載系統(tǒng)改進方案

（1）布置方式。新的轉(zhuǎn)載系統(tǒng)布置如圖所示，既能實現(xiàn)礦石從碼頭卸船，沿卸船線BM皮帶機通過T1轉(zhuǎn)接機房轉(zhuǎn)載到BJ2皮帶機，又能實現(xiàn)煤從碼頭卸船，沿卸船線BM皮帶機通過T1轉(zhuǎn)接機房轉(zhuǎn)載到BJ2皮帶機，再經(jīng)由沿BJ2皮帶機到新建電廠。轉(zhuǎn)載系統(tǒng)采用弧形流線型結(jié)構(gòu)，物料離開上游皮帶機后不直接垂直沖擊到下游皮帶機，而是通過溜槽滑動進入下游皮帶機，同時保證物料進入下游皮帶機時相對集中，盡量減小對膠帶的沖擊。

（2）主要零部件的改進。①導(dǎo)流擋板。導(dǎo)流擋板是帶式輸送機的重要部件之一，作用是為了控制流動方向。傳統(tǒng)的導(dǎo)流擋板的布置形式是幾乎和物料下落方向垂直，這樣的角度最容易堵料和激起粉塵。改造后的導(dǎo)流擋板相較傳統(tǒng)的導(dǎo)流擋板，由方形改為弧形，它貼合物料軌跡，對物料有束集作用，同時還有一定的壓迫力，使物料貼著導(dǎo)流板圓滑過度下落，減少沖擊，進而減少粉塵的產(chǎn)生，最大可能性的減小了堵料的可能性。②電動三通。電動三通擋板采用防卡電動三通擋板，管內(nèi)煤流沖擊面和煤流沖擊面兩個整側(cè)面全部采用復(fù)合堆焊高鉻耐磨合金鋼板制作，頂面采用厚度為10mm的Q235鋼板制作。三通受煤處裝加強筋，以防受煤流沖擊變形而出現(xiàn)煤流中漏和主體變形。

軸承是帶有中間油槽的球面滾子軸承，并配骨架油封、銅油嘴；擋板采用改進型防卡旋轉(zhuǎn)溜槽結(jié)構(gòu)型式，擋板轉(zhuǎn)動靈活，密封性能好；轉(zhuǎn)軸進行調(diào)質(zhì)處理，以保證轉(zhuǎn)軸的使用強度，工作中不產(chǎn)生彎曲變形。③靴型溜管。傳統(tǒng)的溜管截面多為方形或者圓形，本次改造后的最末端的出口處溜管隨著料流軌跡設(shè)計為弧形，且出口為變截面的向前擴容的結(jié)構(gòu)，形似靴子，故稱之為靴型溜管。靴型溜管深入導(dǎo)料槽內(nèi)，因其向前擴容的大截面出口，大大減小了出口處堵料的風(fēng)險，誘導(dǎo)風(fēng)也被抑制到一定程度，揚塵減少，粉塵濃度大大降低。④雙層全封閉導(dǎo)料槽。導(dǎo)料槽布置在皮帶機的受料段，使得從漏斗落下的物料可以在達到帶速之前集中在皮帶的中間，約束物料不會溢出，應(yīng)有足夠的剛度，強度和容料空間。改造的導(dǎo)料槽采用雙層全封閉導(dǎo)料槽，每段長度為2m，導(dǎo)槽兩側(cè)采用厚12mm的高強度耐磨合金鋼板制成，底部距離皮帶不超過50mm，導(dǎo)槽兩側(cè)安裝聚氨酯防溢裙邊，防溢裙邊為雙層彈性密封，可以容易且快速地拆卸和安裝；在導(dǎo)槽之間的連接處采取有效的密封措施；引導(dǎo)槽尾部距離落煤管邊緣不小于500mm，卸載慣性除塵系統(tǒng)整合到導(dǎo)槽內(nèi)，總長度符合沖裁和除塵的要求。導(dǎo)槽的前端和后端配有多個密封擋板和窗簾，形成一個壓力均衡的減塵系統(tǒng)，灰塵減壓、減速和沉降，使得更清潔的氣流在引導(dǎo)槽的出口處流出。

3 改進后性能分析

為分析改進效果，基于所運輸物料的特性分析及三維模型的建立，使用DEM求解器模擬器進行仿真，模擬物料從給料結(jié)構(gòu)出發(fā)經(jīng)過三通到達接料皮帶這一輸送過程。進行料流模擬的主要目的是：進行給料膠帶BM到受料膠帶BJ1的鐵礦石（密度2.2kg/m3）以及給料膠帶BM到受料膠帶BJ2的煤（密度0.9kg/m3）轉(zhuǎn)載的料流模擬，分析漏斗及溜槽在這一過程中是否會發(fā)生堵塞。在兩種工況中，對料流穩(wěn)定后的給料帶、受料帶質(zhì)量流量的平均值進行統(tǒng)計，若給料帶與受料帶的質(zhì)量流量均值相同，可認為物料在落料系統(tǒng)中無堵塞。通過借助EDEM后處理工具分析數(shù)據(jù)表明，運輸鐵礦石的給料帶BM和受料帶BJ1平均質(zhì)量流量均為8.49t/h，運輸煤的平均質(zhì)量流量均為4.25t/h，轉(zhuǎn)載系統(tǒng)不存在堵塞方案可行。根據(jù)離散元的原理，物料在下落的過程中，一方面減少其對機構(gòu)部件的直接沖擊，增加部件的使用壽命及減少激起的粉塵，實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能；另一方面在減少沖擊的同時，改進結(jié)構(gòu)，增加摩擦，使物料到達下帶式輸送機的時候速度降到最低，同時還不至于產(chǎn)生物料堆積，實現(xiàn)快速均勻供料，同時防止灑料，防止皮帶跑偏。

4 結(jié)論

通過以上改造可以得到安全可靠、降塵、防止灑料、防皮帶跑偏功能于一身的轉(zhuǎn)載系統(tǒng)，對于減少環(huán)境污染、提高部件壽命、提高物料的適應(yīng)性具有積極作用，提高了提高帶式輸送機系統(tǒng)運輸?shù)倪B續(xù)性與穩(wěn)定性。該改進對同類產(chǎn)品的改造具有一定的指導(dǎo)意義。