移動(dòng)皮帶機(jī)在港口的應(yīng)用研究

林峘

摘 要：皮帶機(jī)是一種快速、高效的連續(xù)輸送裝卸設(shè)備，由于其機(jī)動(dòng)性良好，常配合卸船機(jī)、裝車樓等設(shè)施用于港口的貨物裝卸與轉(zhuǎn)移，移動(dòng)皮帶機(jī)的使用可以大幅度地提高工作效率、節(jié)約生產(chǎn)維護(hù)成本，提高港口效益。但在移動(dòng)皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中需要結(jié)合港口作業(yè)環(huán)境和配套設(shè)施的具體情況，并不斷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，從而提高移動(dòng)皮帶機(jī)的使用性能和管理效率。本文以國(guó)投湄洲灣港口的移動(dòng)皮帶機(jī)項(xiàng)目為例，就移動(dòng)皮帶機(jī)的作用、設(shè)計(jì)方案以及使用過程中要注意的問題作簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)皮帶機(jī);港口管理;皮帶運(yùn)輸

一、引言

港口是位于海，江，河，湖，水庫(kù)沿岸，具有水陸聯(lián)運(yùn)設(shè)備以及條件供船舶安全進(jìn)出和停泊的運(yùn)輸樞紐，是水陸交通的集結(jié)點(diǎn)和樞紐，其中港口每天能夠裝卸轉(zhuǎn)送的貨物量是衡量一個(gè)港口運(yùn)營(yíng)能力的重要指標(biāo)之一。不同港口的主要業(yè)務(wù)內(nèi)容有所不同，有些港口主要負(fù)責(zé)商品、貨物等集裝箱的中轉(zhuǎn)運(yùn)輸，還有些港口主要負(fù)責(zé)煤炭、礦石等生產(chǎn)原料的轉(zhuǎn)運(yùn)，其作業(yè)方式會(huì)比較粗獷，而移動(dòng)皮帶機(jī)就是一種簡(jiǎn)單高效靈活的物料傳輸裝置，非常適用于煤炭、金屬礦石等物料的短距離傳輸。目前已經(jīng)有很多關(guān)于移動(dòng)皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、綜合管理、傳輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)方面的研究，如武漢理工大學(xué)的李丹丹等人針對(duì)港口皮帶機(jī)傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)的“大馬拉小車”現(xiàn)象，對(duì)皮帶機(jī)流量自動(dòng)控制技術(shù)、皮帶機(jī)降電壓技術(shù)和減電機(jī)運(yùn)行等節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究，從理論上分析了“一臺(tái)電機(jī)持續(xù)運(yùn)行，一臺(tái)電機(jī)輔助運(yùn)行”的減電機(jī)節(jié)能運(yùn)行的節(jié)能效果。安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司煉鋼廠的高巖松等人總結(jié)了皮帶運(yùn)輸機(jī)常見的故障以及處理對(duì)策，針對(duì)皮帶機(jī)常見的皮帶跑偏、撒料嚴(yán)重、減速機(jī)的斷軸、皮帶的使用壽命不長(zhǎng)、噪音異常等問題，結(jié)合自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)做了詳盡的分析與討論。然而值得注意的是，不同港口的場(chǎng)地規(guī)模、配套設(shè)施、貨物的主要來源和種類都各不相同，在設(shè)計(jì)引用移動(dòng)皮帶機(jī)時(shí)，一定要根據(jù)自身的條件與環(huán)境，還有項(xiàng)目預(yù)算等多方面因素綜合考慮。在此，筆者以湄洲灣港口移動(dòng)皮帶機(jī)的應(yīng)用為例，從皮帶機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)用管理、實(shí)際效益等方面進(jìn)行討論分析。

首先，在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，移動(dòng)皮帶機(jī)都是配合卸船機(jī)、裝船機(jī)、堆料機(jī)等多種設(shè)備聯(lián)合使用的，國(guó)投湄洲灣港口一期工程堆場(chǎng)配備有4臺(tái)效率為1800 t/h的卸船機(jī)、3臺(tái)3600 t/h的堆料機(jī)、2臺(tái)3600 t/h的取料機(jī)，1臺(tái)3600 t/h的裝船機(jī)、1臺(tái)3600 t/h的裝車樓、4個(gè)堆場(chǎng)。港口煤炭的主要疏港方式包括汽運(yùn)、鐵路裝車、直供電廠、裝船等。綜合考慮投資成本及市場(chǎng)不確定性因素，一期緩建了兩條取料線和兩個(gè)堆場(chǎng)。

然而在運(yùn)營(yíng)后，由于市場(chǎng)波動(dòng)較大，高峰期堆生產(chǎn)資料緊張的情況非常明顯，主要表現(xiàn)如下：一是緩建的兩個(gè)堆場(chǎng)無取料機(jī)，如果貨主單位要求裝火車或裝船疏港，需要汽運(yùn)短倒到內(nèi)場(chǎng)，用推土機(jī)推高。這種方式能耗高、效率低，并且由于人員車輛密集，安全性差。二是堆場(chǎng)只有兩條取料線，在設(shè)備故障或維修期間，就沒有應(yīng)急給料設(shè)備，供煤安全性尤其是直供電場(chǎng)的供煤安全性很低。三是部分貨主有配煤需求，目前公司只有兩臺(tái)取料機(jī)，無法開展配煤業(yè)務(wù)。因此根據(jù)港口的綜合需求，需要設(shè)計(jì)出一臺(tái)多用途的移動(dòng)皮帶機(jī)，與現(xiàn)有工藝設(shè)備對(duì)接配合，實(shí)現(xiàn)盤活堆場(chǎng)生產(chǎn)資源的目標(biāo)。并且要求該移動(dòng)皮帶機(jī)可移動(dòng)、轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)靈活的移動(dòng)轉(zhuǎn)場(chǎng);可俯仰、可調(diào)整料流速大小和料流方向，實(shí)現(xiàn)與堆料機(jī)、取料機(jī)的良好對(duì)接，適應(yīng)取料皮帶正反轉(zhuǎn);可適應(yīng)公司山推，小松兩種裝載機(jī)機(jī)型，高效運(yùn)輸。

二、移動(dòng)皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)

為了使移動(dòng)皮帶機(jī)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，就要針對(duì)三個(gè)問題進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)：1）與地面皮帶機(jī)偶合問題;2）移動(dòng)皮帶機(jī)移場(chǎng)移垛問題;3）移動(dòng)皮帶機(jī)電源問題。

1.移動(dòng)皮帶機(jī)的綜合效率設(shè)計(jì)

如上文所述，移動(dòng)皮帶機(jī)應(yīng)該能夠配合港口的其他設(shè)備使用，并且其工作效率要滿足港口的需求。移動(dòng)皮帶機(jī)主要依靠裝載機(jī)裝煤、運(yùn)輸、喂料，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮4臺(tái)5 m3裝載機(jī)同時(shí)上料的情況，現(xiàn)有裝載機(jī)的工作效率為1斗/min，煤炭密度為0.85 t/m3，移動(dòng)皮帶機(jī)的理論綜合效率應(yīng)該為：4×5×0.85×1×60=1020 t/h，所以，移動(dòng)皮帶機(jī)的綜合效率要達(dá)到1000 t/h，在設(shè)計(jì)時(shí)要滿足這一硬性要求。

2.移動(dòng)皮帶機(jī)的整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)

投入使用的移動(dòng)皮帶機(jī)應(yīng)該能夠適用于整個(gè)工程堆場(chǎng)的使用，其體型不能過大，要靈活調(diào)配給不同的作業(yè)任務(wù);體型也不能過小，要保證高效的傳輸與轉(zhuǎn)運(yùn)。

綜合以上因素，移動(dòng)皮帶機(jī)設(shè)計(jì)總圖如圖2.1A（實(shí)物圖2.1B）所示，該移動(dòng)皮帶機(jī)能夠沿著堆場(chǎng)堆料線和取料線的壩基，在任意位置給對(duì)應(yīng)的壩基上堆料線和取料線皮帶機(jī)在線喂料。其中，堆料機(jī)壩基的尺寸與取料機(jī)壩基尺寸有所不同。值得一提的是，總圖設(shè)計(jì)時(shí)還要充分考慮堆場(chǎng)不均勻沉降、地面高低不平造成的相對(duì)高度誤差帶來的影響。

此外，移動(dòng)皮帶機(jī)的頭部漏斗下端設(shè)計(jì)了導(dǎo)流圓弧溜筒（如圖2.2A所示），導(dǎo)流圓弧溜筒與漏斗間通過圓形法蘭盤連接，可在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)固定，使得落料口能夠?qū)?zhǔn)地面皮帶機(jī)的中心線，保證不論是在任何位置給任一移動(dòng)皮帶機(jī)上料，地面皮帶的落料點(diǎn)達(dá)到不偏移，物料不撒漏，避免因物料的灑落造成資源的浪費(fèi)以及環(huán)境的污染。

針對(duì)裝載機(jī)上料的瞬時(shí)料流巨大并且不連續(xù)問題，移動(dòng)皮帶機(jī)設(shè)計(jì)了可調(diào)料流控制板（如圖2.2B所示）在出料口安裝了可上下移動(dòng)的鋼鐵，在剛開始放料時(shí)可以縮小放料窗口，然后再增大，從而保證了漏斗出料口的煤流連續(xù)可控，避免了潛在的安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

3.移動(dòng)皮帶機(jī)的牽引設(shè)計(jì)

考慮到移動(dòng)皮帶機(jī)整體設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)時(shí)選用了裝載機(jī)牽引式。牽引機(jī)構(gòu)包括牽引連桿、實(shí)心行走輪、萬向輪、俯仰機(jī)構(gòu)等部件。

（1）牽引連桿用于連接移動(dòng)皮帶機(jī)與裝載機(jī)（如圖2.3A所示），牽引連桿通過插銷固定在裝載機(jī)牽引點(diǎn)上，裝載機(jī)拖動(dòng)移動(dòng)皮帶機(jī)進(jìn)行移位。牽引連桿分為長(zhǎng)轉(zhuǎn)向連桿和短支撐連桿兩種。長(zhǎng)轉(zhuǎn)向連桿配合萬向轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)比較小的轉(zhuǎn)彎半徑，但其支撐性較差，容易造成軟地基路面容易下陷。相比較而言短連桿支撐性較好，可適用于軟地基路面通行，但其轉(zhuǎn)彎半徑較大，兩種連桿的配合使用可以應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)堆場(chǎng)的大部分路面情況。

（2）移動(dòng)皮帶機(jī)的行走機(jī)構(gòu)包含兩個(gè)實(shí)心行走輪和一個(gè)萬向輪（如圖2.3B所示），用于帶動(dòng)皮帶機(jī)的整體移動(dòng)。其中萬向輪用于增加移動(dòng)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)向能力，兩個(gè)實(shí)心輪可以自由調(diào)節(jié)角度，從而實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)，此外在極限條件下可以通過調(diào)節(jié)主行走輪角度來減小轉(zhuǎn)彎半徑以通過特殊路段。

（3）圖2.4A為移動(dòng)皮帶機(jī)的俯仰機(jī)構(gòu)，整個(gè)俯仰機(jī)構(gòu)由電液推桿驅(qū)動(dòng)，可用于調(diào)整臂架高度，這樣就調(diào)節(jié)皮帶機(jī)的高度，使其能夠順利通過皮帶機(jī)廊道，提高了皮帶機(jī)的靈活性。

4、移動(dòng)皮帶機(jī)的電源設(shè)計(jì)

移動(dòng)皮帶機(jī)的機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，需要在堆場(chǎng)內(nèi)任何位置進(jìn)行作業(yè)，因此，移動(dòng)皮帶機(jī)可用電源為皮帶線上均勻分布的動(dòng)力檢修箱。移動(dòng)皮帶機(jī)在滿足綜合效率的啟動(dòng)電流遠(yuǎn)超動(dòng)力檢修箱額定電流，為此移動(dòng)皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)選用變頻電機(jī)，這樣既可以避免高啟動(dòng)電流，又能滿足皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)。此外還配套設(shè)計(jì)了手動(dòng)電纜卷盤（如圖2.4B所示），這樣使動(dòng)力電纜收放更方便，同時(shí)在移動(dòng)時(shí)又可以避免電纜拖地，造成電纜磨損或者纏住其他地面物體。

三、移動(dòng)皮帶機(jī)的效益

移動(dòng)皮帶機(jī)使用后性能穩(wěn)定、效果明顯，為日常工作帶來了極大便利，同時(shí)也為港口帶來很多生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

1.生產(chǎn)效益

（1）作業(yè)效率高。過去汽運(yùn)倒垛2臺(tái)裝載機(jī)配合6輛30 噸自卸車作業(yè)，每小時(shí)可完成2趟倒垛，實(shí)際綜合效率為360 t/h;當(dāng)4臺(tái)裝載機(jī)配合移動(dòng)皮帶機(jī)作業(yè)，實(shí)際綜合效率可達(dá)800 t/h，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽運(yùn)倒垛效率。

（2）流程組織更高效。傳統(tǒng)汽運(yùn)倒垛所需車輛多、人員多，組織較困難;而移動(dòng)皮帶機(jī)通過裝載機(jī)上料配合地面皮帶機(jī)和堆料機(jī)進(jìn)行倒垛，其中4臺(tái)裝載機(jī)分別從移動(dòng)皮帶機(jī)兩側(cè)分別上料互不影響，作業(yè)流程組織較為通暢。移動(dòng)皮帶機(jī)通過裝載機(jī)牽引移垛進(jìn)行倒垛作業(yè)，在裝載機(jī)司機(jī)熟練牽引技巧后，在同一個(gè)堆場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)皮帶機(jī)移垛在0.5小時(shí)內(nèi)即可完成，對(duì)倒垛作業(yè)影響不大。

（3）可實(shí)現(xiàn)倒垛堆高。汽運(yùn)倒垛需要載裝配合進(jìn)行堆高，且堆高高度有限，這樣就造成倒垛占用堆場(chǎng)面積較大，而移動(dòng)皮帶機(jī)倒垛通過堆料機(jī)堆料完成堆高，垛形可控，倒垛占用較小堆場(chǎng)面積，更有利于取料機(jī)取料。

（4）作業(yè)安全性更高。汽運(yùn)倒垛車輛較多，人員容易疲勞，時(shí)有發(fā)生車輛碰撞等交通安全事故，存在較大安全隱患;而通過移動(dòng)皮帶機(jī)倒垛裝載機(jī)、設(shè)備互不影響，安全性高。

（5）倒垛成本更低。綜合采用移動(dòng)皮帶機(jī)前后的實(shí)際作業(yè)效率，核算出移動(dòng)皮帶機(jī)每噸倒垛作業(yè)成本比汽運(yùn)低1.5元。

其次，移動(dòng)皮帶機(jī)的投用豐富了生產(chǎn)作業(yè)流程，具體作用如下：

（1）解決了堆場(chǎng)只有兩條取料線，設(shè)備故障或維修時(shí)，無應(yīng)急供料設(shè)備的弊端。尤其保障了供電廠作業(yè)流程的供煤安全性。

（2）解決了配煤?jiǎn)栴}，需要配煤的煤種通過汽運(yùn)拉至移動(dòng)皮帶機(jī)旁，可裝載機(jī)配合地面皮帶機(jī)、堆料機(jī)進(jìn)行配煤堆高。移動(dòng)皮帶機(jī)的投用解決堆場(chǎng)只有兩臺(tái)取料無法開展配煤業(yè)務(wù)的問題。

2.經(jīng)濟(jì)效益

（1）直接經(jīng)濟(jì)效益

移動(dòng)皮帶機(jī)于2017年11月17日安裝調(diào)試完成投入重載運(yùn)行，相比汽運(yùn)倒垛，每噸成本降低1.5元，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用150萬元，而移動(dòng)皮帶機(jī)的采購(gòu)價(jià)格為42萬元，從中獲得的經(jīng)濟(jì)效益大大超過了投入成本。

（2）環(huán)境效益

采用移動(dòng)皮帶機(jī)直接節(jié)約了約100萬噸專場(chǎng)汽運(yùn)工作量和推土機(jī)推高工作量，按單程1.5km，單次運(yùn)輸30噸計(jì)算，保守估計(jì)，投入使用后15個(gè)月內(nèi)可以累計(jì)節(jié)約柴油消耗45000升，相當(dāng)于減少二氧化碳排放量120噸、二氧化硫0.15噸、氮氧化物2.37噸、煙塵0.057噸，環(huán)境效益明顯。

（3）間接效益

利用移動(dòng)皮帶機(jī)倒垛可以消除汽運(yùn)倒垛存在的交通安全隱患，在降低成本的同時(shí)又保障了倒垛作業(yè)安全。配合堆料機(jī)倒垛可以實(shí)現(xiàn)堆高，有利于提高取料機(jī)作業(yè)效率，減少了汽運(yùn)倒垛需要裝載機(jī)配合堆高的作業(yè)流程，在提高了整體作業(yè)效率同時(shí)提高了資源利用率。

結(jié)語

綜上所述，移動(dòng)皮帶機(jī)的機(jī)動(dòng)性好、運(yùn)送效率高，非常適合港口碼頭的物料裝卸與傳輸。在設(shè)計(jì)移動(dòng)皮帶機(jī)時(shí)要結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境與工作需求，嚴(yán)格縝密設(shè)計(jì)皮帶機(jī)整體尺寸、牽引設(shè)施、電源等結(jié)構(gòu)參數(shù)，確保皮帶機(jī)的傳輸效率滿足實(shí)際需求，移動(dòng)皮帶機(jī)提高了倒垛的作業(yè)效率，在倒垛作業(yè)的同時(shí)就能完成堆高，提高了倒垛作業(yè)的安全性，并且能夠靈活移動(dòng)，尤其適用于倒垛、預(yù)配煤、在線配煤業(yè)務(wù)。移動(dòng)皮帶機(jī)的使用可以為港口帶來顯著的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)設(shè)備的故障低，維護(hù)成本低，是一項(xiàng)性價(jià)比很高的項(xiàng)目。

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