全自动皮带纠偏装置在堆取料系统中的应用

1运行皮带跑偏的危害

1.1皮带跑偏的根源

(1）悬臂机架及皮带较短,长度只有30m左右,且皮带运行方向为双向运行,皮带跑偏概率很高。

(2）胶带受拉力作用在横截面上的合力不为零。当硫化粘结的皮带接口不整齐时,皮带在粘结部位因受力不均匀而发生变形,造成皮带跑偏。

(3）皮带横截面上的宽度不一致,导致张力不均衡,造成皮带跑偏。

(4）皮带在"爬坡"位时空载的皮带离开托银,出现"飘带"现象,造成皮带跑偏。

(5）皮带表面、传动滚筒、托银外圆周上的水分含量过高,皮带摩擦系数降低,导致皮带跑偏。

(6）改向滚筒、传动托银外圆周上出现异物粘结现象,表面形成一个个馒头状泥包,导致皮带张力不均衡,造成皮带变形、打滑、跑偏。

(7）落料点不正造成皮带偏载跑偏,取料下落时煤流冲击斗轮导料板,导致皮带因落料点不正而严重跑偏:堆料时斗轮机架绕旋转中心做圆周运动,悬臂皮带机架旋转的角度不同,导致落料点发生改变,造成皮带跑偏,如图1所示。

图1堆料出口与导料槽相对位置发生改变

(8）悬臂带取料落料点采用缓冲托银,托银之间的间隙易造成皮带受料时形成"s"状,致使皮带运行阻力增大,加剧皮带抖动、跑偏,造成大量撒煤现象,如图2所示。

图2皮带跑偏造成撒煤

1.2皮带跑偏造成的危害

(1）造成皮带撒煤严重。跑偏的皮带造成大量煤块撒出皮带外,有可能砸伤地面上工作的人员或砸毁下面的设备。

(2）皮带跑偏造成粉尘超标。撒煤导致部分煤粉落到回传的皮带上并随回程皮带沿途飘舞,部分煤粉进入改向滚筒形成二次扬尘,粉尘越细,在空中停留的时间越长,被人体吸入的概率越大。如图3所示,小于5μm的粉尘称为"吸入性粉尘",这些肉眼无法观测的粉尘表面活性强,与二氧化硫等有害气体或金属离子有较好的亲和力,对人体危害极大,如含有游离si02的粉尘吸入人体后,在肺中沉积,会引起纤维性病变,严重损害人体呼吸功能,造成"矽肺":大于10μm的粉尘,几乎全部被鼻腔内鼻毛、黏液所截留:5～10μm的粉尘绝大部分也能被鼻腔、喉头器官、分泌黏液截留,再经过人体咳嗽、打喷嚏等排出体外:0.5～5μm的粉尘容易穿透肺叶,深入沛泡中。此外,煤粉尘是可燃性粉尘,悬浮于空气中,当浓度达到一定范围(一般煤尘爆炸下限为114g/m3）,对于挥发分大于25%的煤粉,其爆炸下限可达35g/m3,在一定湿度和温度条件下会引起爆炸。

(3）皮带跑偏造成皮带受损严重。皮带跑偏后离开正常运行轨道,皮带边缘与机架及相关设备发生碰撞而磨损,导致皮带受损严重,如图4所示。

(4）提高生产成本高。皮带跑偏后造成皮带边缘磨损,皮带撕裂。我厂原堆取料机悬臂皮带由于跑偏,使用寿命只有三个月左右,不断更换的皮带造成生产成本居高不下。

图4皮带跑偏造成皮带受损严重

（5）造成维护工作量大:皮带跑偏后不断需要检修人员对相关设备进行维护,造成大量的人力资源流失。

2跑偏皮带的综合治理措施

（1）跑偏皮带运行规律:跑紧不跑松、跑高不跑低、跑后不跑前。对于空载跑偏的皮带,由于跑偏因素很多,应从输送机设计、制造、安装调试、使用及维护等方面着手解决。对于跑偏皮带绝对不允许在皮带跑偏的部位安装挡银,采用强制阻挡皮带跑偏的方式挡住跑偏的皮带。

（2）对皮带跑偏治理的指导思想是首先保证回程部位皮带不跑偏。通过设计安装纠偏装置,保证胶带在经过尾部改向滚筒进入承载面后处于正常运行位置。

（3）通过对落煤管给料匙的落料点设计,保证煤流汇集后落在皮带中央位置,避免皮带发生偏载跑偏现象。

（4）选择合适的皮带纠偏装置,在皮带承载部位适当辅助安装槽型纠偏装置解决问题。

（5）对于悬臂飘带跑偏问题,可在回程皮带非工作面上安装压带式回程纠偏器,使皮带按照正常运行轨迹运动,如图5所示。

（6）对于回程皮带,可在间隔30～40m距离安装全自动回程纠偏器,依靠其纠偏拉力保证皮带正常运行。

（7）保证皮带不跑偏的必要条件是皮带横截面上的张力一致,也就是说改向滚筒、拉紧滚筒、增面滚筒等主要传动件作用于皮带上的张力必须一致,这就要求滚筒外圆周上不得存在大量煤粉、异物、顽渍等。

（8）从输煤设备源头进行综合设计。为了降低皮带跑偏概率,理想的煤流流速应为煤流着带时（卸载）保证煤流柔顺地卸载于皮带中央。如果煤流按照皮带运行方向,以近似于皮带的运动速度和方向"软着陆"于皮带中央位置,则其产生的粉尘就非常小,皮带跑偏能够得到控制。

3全自动皮带纠偏装置

对于跑偏皮带,我厂原来使用的纠偏设备是常规的摩擦调心托银,不仅体积庞大,维护工作量大,且纠偏效果有限。通过与武汉市和利时电力科技有限公司合作,引进了全自动皮带纠偏装置,彻底解决了煤场皮带跑偏的问题,皮带可在任何工况条件下正常工作。

3.1全自动皮带纠偏装置的结构特点

（1）该全自动皮带纠偏器主要由外滚筒、内筒轴、中轴枢纽、主轴组件、侧感应滚筒等组成。

（2）外滚筒工作表面包覆一层高分子耐磨弹性体（聚氨酯）,包覆厚度14mm,具有防腐及保护胶带的功能,较大的摩擦系数产生较大的横向摩擦拉力,便于跑偏皮带快速回位。

（3）外筒两端设计为锥体结构并配置棱形花纹。托银两端特制的锥体部分（类似于凸面托银）,引导纠偏器整体绕其中心垂直转轴旋转。中央转轴与传送带平面垂直,结果是其纠偏动作总在与传送带平面平行的平面上进行。两端棱形花纹有利于煤泥的排出。

（4）纠偏器内筒轴与外滚筒之间安装重负载轴承,轴端密封采用无接触迷宫式密封（材质为PU）。纠偏器工作时运行阻力小,轴承温升低,通过轴承支承整个外滚筒,保证工作时绝对的同心运动。

（5）无接触迷宫式密封外端安装不锈钢轴承端盖,并与外滚筒采用过盈配合压装为一体,进一步防止水灰渗透,保证设备正常运行。

（6）主转轴选用40Cr材料,通过调质处理再进行加工,中轴旋转枢纽通过数控机床加工完成,中轴枢纽运动灵敏,不会发生卡滞现象。

（7）该全自动纠偏器安装在现有承载托银和回程托银的标准中间架上,安装高度可以现场调整,安装调试方便。

（8）纠偏力大,不畏泥、水,可适应任何恶劣工况,绝不损伤胶带,安装简单。

（9）纠偏器运用独特的高效自追踪校正装置,对皮带形成的纠偏力来自于外滚筒与皮带平面形成摩擦力的横向分力,通过皮带平面的摩擦力纠偏,不会损伤传送皮带,且在传送带开始偏离运行轨迹时立即进行有效干预。

（10）纠偏器无需与传送带边缘正向接触便可引导皮带按正常运行轨迹运行,避免损坏传送带边缘。

3.2全自动皮带纠偏装置的力学分析

皮带通常运行状态为:全自动皮带纠偏器以中轴枢纽为基准垂直安装于平行于皮带的运行平面,理想的皮带运行轨迹为外滚筒的中间位置。假如皮带发生跑偏现象而偏离外滚筒中心,如向左方一侧跑偏时,在皮带不对称作用力作用下,纠偏器绕中轴枢纽发生旋转,如图6所示。这时锥体周边的转速与托银中央部分转速形成一定的速差,外滚筒给皮带一个滑动摩擦力Fs,同时皮带给外滚筒一个反作用力Fs',它与中轴枢纽间存在旋转力s,给外滚筒一个旋转力矩M,M=Fs'×s。

在旋转力矩M的作用下,纠偏器绕中轴枢纽向胶带运行方向旋转了a角度,滚筒旋转角度取决于胶带偏离中心的程度。假设胶带上P点的速度为胶带运行速度v,外滚筒上与P点相重合点的速度为v1,皮带与外滚筒的相对滑动速度为v2,则V=V1+V2。皮带与外滚筒在相对滑动过程中,皮带对外滚筒产生滑动摩擦力Fz',其方向与V2方向相同,而外滚筒作用于皮带上的滑动摩擦力Fz与Fz'大小相等,方向相反。全自动皮带纠偏器整机固定在机架上,外滚筒对跑偏皮带回位的牵引力为Fzj=Fz·cosa。Fzj将跑偏的胶带牵引到中间位置,一旦胶带回到中间位置,胶带另一边就会接触到托银另一侧锥体部分,使托银重新回到与胶带垂直的方向,从而完成皮带跑偏的纠偏动作。由于纠偏动作在皮带刚出现跑偏时,纠偏器感应系统已感知,纠偏程序已经开始,所以用很小的牵引力就可以完成皮带纠偏任务。

图6纠偏原理图

3.3全自动皮带纠偏装置与传统调心托银的使用差异

全自动皮带纠偏装置与传统调心托银的使用差异如表1所示。

4煤场皮带改造实施前后运行效果对比

煤场皮带改造实施前后运行效果对比如表2所示。

5结语

通过对煤场皮带跑偏的综合治理改造,证明了全自动皮带纠偏装置对跑偏皮带的综合治理技术是行之有效的,解决了双向运行皮带经常发生的跑偏问题。

(1）托银可以单独替换,设计简单,安装简易:

（2）维修量小,使用寿命长,安全性能可靠:

（3）滚筒运转无震动,纠偏动作灵敏:

（4）不接触传送带边缘,不伤害皮带:

（5）可在各种条件下运作,适应恶劣的工作环境:

（6）专门为高速带宽、价格昂贵的传送带设计:

（7）按照南非国家际准局标准生产,双返式全自动皮带纠

偏器用于校正回程传送带,槽式承载全自动皮带纠偏器用于校正负载的传送皮带。

表1全自动皮带纠偏装置与传统调心托银的使用差异

表2煤场皮带改造实施前后运行效果对比

（8）外滚筒内部有一个与传送带平面垂直的中央转轴,由于传送带整个宽度都与托银接触,纠偏效果远比其他与传送带底面不接触的调心托银更明显、更直接。