带式输送机纠偏装置优化

兰 刚

（国能丰城发电有限公司，江西 丰城 331100）

0 引言

输煤系统带式输送机输送带跑偏是电煤转运作业过程中较为常见的故障，跑偏会带来许多不良的后果，如输送带撕裂、洒料、磨损输送带边缘、划伤输送带等，同时还会使滚筒、托辊等部件的轴向受力增大，容易造成损坏。生产时非正常停机等。跑偏严重会摩擦侧板生热，产生粉尘燃烧或者爆炸的安全隐患等不良后果。输送带成本较高，大约占整台输送机成本的 60%左右，因此，预防输送带跑偏，对保证正常生产以及设备的正常使用是十分重要的。

1 带式输送机输送带跑偏的原因分析

1.1 现状及趋势

丰城公司输煤系统带式输送机存在的不足主要体现如下：掺烧方式多元化、各转运站输送带间落差大、输煤系统#1、#2、#7带式输送机为带宽1400mm，出力1500t/h；#3、#4、#5、#6带式输送机为带宽1200mm，出力为1000t/h，造成1500t/h输煤皮带与1000t/h上仓皮带对接时，后续带式输送机出力大于标准出力等问题，易产生落煤点不正、滚筒积煤、托辊黏煤卡涩、输送带张力不均等一系列问题，造成输送带跑偏频繁[1]。

1.2 现场综合分析

通过现场跟踪查看，查阅皮带机资料信息了解（以#4PB皮带为例）：#4PB皮带为单向运行皮带，中心距178.885m，倾角16°，提升高度50.4m，在头部位置有5.75m区域是平坦区，其他区域为爬坡区域。其回程段平行托辊36个，其中机械调偏8组，液压调偏3组，回程段V型托辊17组。工作面机械调偏3组，液压调偏11组。配重滚筒在机尾中心向前65.75m处，中部采样机在机尾中心向前60.7m处，皮带秤在机尾中心向前43.1m处。现场原配置液压调偏托辊及传统纠偏托辊2种纠偏装置，液压调偏托辊液压管均存在渗漏，导向轮卡死失效；传统纠偏托辊采用铁链拉拽，手动调整。出现跑偏时纠偏效果差，且液压立辊与皮带边缘摩擦导致带边损坏，皮带边缘被立辊及挡边轮磨损严重，已出现皮带边缘毛边的情况，影响皮带骨架部分和使用寿命；配重位置出现左右跑偏。

1.3 滚筒表面沾积危害

输送带的跑偏时纠偏装置不能有效纠正。导致物料撒落输送带空段，造成物料的黏附聚积在带式输送机滚筒表面，形成不均匀厚度的硬块，使滚筒外形发生变化，相当于加大了滚筒局部外径，运转中滚筒偏心跳动，引起皮带两侧受力不均，引起输送带的跑偏成度加剧。如图1所示。

1.4 纠偏装置失效危害

通过现场查看，现有纠偏装置（如图2）不能起到良好的纠正作用，由于其液压装置结构因素，导致皮带边缘磨损，同时液压元器件结构复杂，维护成本高；普通的槽形纠偏装置为单角钢扣焊支架，因角钢结构，物料在机架上堆积，造成轴承的运转受阻，其结构为普通前后摆动式，两侧支撑立向轴承与底托板摆动已失灵，现场用钢丝、铁链拉拽，整个皮带边缘边部橡胶有非常多的破损，影响皮带架骨质量，从而会缩短输送带的使用寿命。

图2 现场输送带纠偏装置失效图

2 带式输送机对纠偏装置改进思路

目前传统的机械式纠偏装置和液压纠偏装置面临的最大的挑战之一就是任何2条输送系统的设置都不相同。理想状态下的纠偏装置必须具有充分的通用性以满足不同的输送带类型和工作环境，并且在潮湿或干燥的工况下都能适用，优秀的纠偏装置应该具有以下技术要求：1）在干燥和潮湿的工况下都应能够运行。2）实现纠偏机制所需的力应尽可能小。3）不应依靠输送带的边缘来实现纠偏机制。4）托辊的运转不能产生震动。5）工作部件应尽可能少，具有持久耐用特性。6）安装应尽可能简便，减少维护次数。7）应对皮带运行有良好的纠正效果。

3 纠偏装置优化改进实施

3.1 纠偏措施

通过现场长周期跟踪分析，带式输送机空载情况下皮带跑偏发生概率较少，因此输送带重载时纠偏装置性能不能满足现场使用需求为重点研究方向，通过对带式输送机纠偏装置优化方案的研究，增强纠偏装置的可靠性及实用性，延长皮带寿命的技术可行性，经过多方收资调研，设计一套适合公司输煤系统的自动纠偏装置方案，并付诸实施，取得了明显的效果，方案的主要特点如下。

3.1.1 纠偏装置改进方向

在改进纠偏装置时，不仅可以对输送带进行自动纠偏，更要保证装置在纠偏过程中能够稳定地运行。因此，跑偏机需要在干燥和潮湿的工况下都应能够正常运行。实现纠偏机制所需的力应尽可能小，不应依靠输送带的边缘来实现纠偏机制，托辊的运转不能产生震动，工作部件应尽可能少，具有持久耐用特性，安装应尽可能简便、免维护的。应对皮带运行有良好的纠正效果。同时纠偏装置改进方向不采用人工被动纠偏和液压调心托辊组纠偏方式。人工被动纠偏有用钢丝、铁链拉拽形式，不能保证输送带回到初始位置，液压调心托辊组纠偏执行程序烦琐，由于其液压装置结构因素，导致输送带边缘磨损严重，同时液压元器件结构复杂，其维护成本及难度均高[2]。

3.1.2 纠偏装置改进原理

纠偏装置须利用输送带跑偏的趋势进行输送带超前纠偏，不依赖于传送带的边缘来驱动校正，从而满足了皮带的在轨运行和边缘无磨损的条件。因此纠偏装置两侧采用特殊锥形部分，类似于冠形滚筒，当输送带开始偏离中心时，便会接触偏离那一侧的托辊的锥体部分，托辊的锥体部分和中心部分的圆周速度的差异和摩擦力的变化，引起托辊绕其中心前后摆动，摆动程度取决于输送带偏离中心位置的程度。由于托辊不再垂直于输送带运行的方向，斜交的托辊就会立即把输送带引导回中心位置上，一旦托辊把传送带引回中心位置上，两边的摩擦力相等，使皮带能够正常运行。

3.1.3 纠偏装置结构改进设置

该装置采用一种独特、高效的模块式组合结构，纠偏托辊在两侧边缘部分有特殊的锥形结构（类似于冠状滚筒），从而可以使托辊绕着其内部的一竖直枢轴旋转。此内部中心枢轴与输送带垂直，从而保证纠偏行为始终处于与输送带相同的水平面内。轴承安装于托辊的两端轴承座内，用于支撑托辊的运转，同时保证实现同轴向无震动旋转。每个纠偏托辊均使用轴承以实现内套的轴在内部运动，中心枢轴由一个不锈钢头部和固定低碳钢中心轴组成。增加防咬合的镍复合物整个单元通过焊接密封，保证使用寿命。纠偏托辊的辊筒表面包覆有天然橡胶，确保了输送带和纠偏托辊间的接触和纠正效果。轴承座的前后端均有良好的迷宫式密封措施，设计纠偏托辊产品系列，确保在苛刻工况下的密封效果。采取可调整式安装架，可以使纠偏托辊很容易地安装到大多数输送带机架结构上，并适用于单向及双向运行输送带。纠偏装置具有在线调节功能，能适应不同槽角输送带，并且在输送带开始偏离中心时能够立刻进行纠正。因纠偏托辊对输送带纠正不是依靠纠偏器和皮带边缘的接触，可避免发生其他类型纠偏系统经常出现的输送带边缘损坏的情况。

3.1.4 锥形结构包胶辊选用

纠偏装置采用锥形结构包胶辊（类似于冠状滚筒如图3），锥形辊不与带边90°接触，利用直辊的聚拢、中央枢轴系统和锥形辊的变径原理超前纠偏，侧锥辊纠偏角度可调，自由灵活，调节效果能保持一致，同时保证胶托辊运行无震动产生。

图3 纠偏装置锥形结构包胶辊图

3.2 纠偏装置的安装与调整原则

对安装改进型纠偏装置，其使用材料、工具、作业工序、质量控制、调整操作要领，每步均要按要求规范进行，避免因纠偏装置安装质量及调整操作不当影响输送带的正常运行。1）校准带式输送机传动与尾部、配重改向滚筒中线与输送机的中心线垂直度。驱动滚筒与各滚筒间距离较远，采用激光测距仪测量加以校准。校准后纠偏装置的安装应特别重视其中心与带式输送机传动与尾部、配重改向滚筒中线一致，否则运转过程中产生的振动会抵消前面所做纠偏效果。2）确定带式输送机纠偏装置的合理间距，一般来说，目前传统纠偏器安装距离不足10m一组，改进型的包胶纠偏托辊纠偏装置可以控制和纠正50m长度的输送带，对总长度更长或者平直运行的输送带来说，纠偏的间隔可以增加至100m。3）首个上纠偏装置安装在头部滚筒处过渡式托辊前开始安装，导料槽下不得安装，首个下纠偏装置安装建议距离大于带式输送机尾部滚筒中心3倍带宽位置。4）适当调整上纠偏装置的槽型角（如图4），使单个包胶纠偏托辊增大槽型角既可加大载料的横端面，又能在一定程度上防止胶带跑偏。5）通过优化该技术， 我们解决了缺乏纠偏手段的问题，运维人员就要对落煤管、滚筒内的积煤进行清理， 当运行中发现由于落煤点不正引起输送带跑偏时，运行人员应采取其他的调偏手段进行调偏。

图4 上纠偏装置的槽型角调整图

4 改进纠偏装置使用效果

该纠偏装置结构简单、性能良好、适应性强，通过生产现场实际运行，纠偏效果较常规纠偏器有明显改善。1）主要解决了大倾角、荷载大的带式输送机输送带跑偏问题，弥补了原带式输送机中通用的调心装置不适应大倾角、荷载大、煤种多变造成落煤点变化等工况皮带跑偏时现有常规纠偏器纠偏力不足的缺点，满足带式输送机跑偏纠正的需求。2）实现带式输送机全程自动调节，把运行监护人员从繁重的调偏工作中解脱出来，降低了运行人员劳动强度，提高了皮带监护质量。3）采用包胶纠偏托辊，增强了带式输送机的适应性，性能可靠，使用便捷，免维护，实现了输送机自动纠偏，保证了输送设备在恶劣工况下仍能正常运行，同时撒煤及扬尘的减少降低了皮带辅设备（导料槽、挡煤胶、除尘器、排污泵）的故障率。4）通过对原皮带调心装置的换型及设计布局， 采用包胶纠偏托辊， 可以达到自动调整落煤点和皮带跑偏自动调整的目的 ， 提高了输煤皮带运行的可靠性，消除因人工调整不慎造成人身安全事故的安全隐患。5）安装之后纠偏装置可通过皮带跑偏方向实现自我角度调整，完成皮带纠偏，最终皮带基本控制在中央，跑偏量小于20mm，如图5。6）包胶纠偏托辊的应用，改善了输送带的摩擦力、承载力，降低跑偏造成输送带的损伤率，自2017年1月—2020年1月，公司输煤系统皮带硫化修补共发生211次，整体或部分更换19次，其中有97次是由于皮带跑偏磨损所致，通过优化纠偏装置，有效地延长了输送皮带使用寿命的1/4，每年可节约检修费用约63万元。纠偏装置优化后带式输送机上仓平均出力由优化前的650t/h提高到850t/h，有效地缩短了系统运行时间，减少了能耗损失，每年可节约输煤系统电耗150万kW·h，按上网电价计算每年结余电费60万元。同时，通过纠偏装置的优化极大地降低了因皮带跑偏导致输煤沿线撒煤而造成的环境污染，减少人工清理工作量。

5 结语

综上所述，导致带式输送机输送带跑偏的原因很多，必须就输送带跑偏的具体原因进行分析，以防止因输送带跑偏造成各种经济损失，同时减少带式输送机的运维成本，有效延长输送带的使用寿命。优化纠偏装置，加强对输送带的预控制。包胶纠偏托辊装置与其他自动纠偏技术相比具有结构合理、维护量小、纠偏力大、纠偏精度高、工作稳定等优点，能满足公司现有多元化煤种运行工况的要求，保证带式输送机安全稳定运行。