给料器拉杆分离装置研究与应用

秦得昌

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066000）

1 改造背景

带式输送机广泛应用于某码头的生产作业，肩负着煤炭从翻车机—堆场—货轮间的运输功能。其中煤二期翻堆系统接卸的火车车皮型号是C76 和C80。装载煤炭的车辆在拨车机牵引定位下，经翻车机旋转翻卸进入料斗，随后给料器连续不断送往输送带，最后到达堆场。为防止输送带发生大量撕裂，输送带安装了防撕裂检测装置，其工作原理是输送带撕裂后，检测煤炭从撕裂处的洒落。有时输送带撕裂口子叠加，造成后续防撕裂装置无法检测撕裂。生产作业过程中，BF 输送带多次发生异物纵向撕裂突发故障，撕裂最短一次为147 m，而撕裂最长一次达到400 m，连续停机4 d。BF 输送带撕裂主要是由于火车皮中的拉杆（或称为撑杆）脱落后，随着煤炭一同进入卸车流程，拉杆卡在给料器簸箕和输送带之间，造成输送带撕裂。

国内很多学者在输送带保护方面进行了研究，提出多种保护检测装置。苗长云等[1]提出一种基于声音的带式输送机输送带纵向撕裂的检测方法，解决了输送带纵向撕裂检测精度低、实时性差等问题。方崇全[2]提出了一种基于激光线束辅助的视觉检测系统，对输送带纵向撕裂进行检测。李靖宇[3]针对煤炭杂质撕裂输送带，提出一种防止输送带撕裂的落料漏斗，应用于现场生产。从源头进行异物拦截，不仅能降低首条输送带撕裂发生的概率，同时能够减少下游输送带撕裂发生。在查询的文献资料中，研究人员主要研究内容为输送带撕裂的检测方法和手段，然而未查阅到关于输送带源头分离拦截拉杆和长物体的相关文献资料，故本文主要针对现场首条BF 输送带拉杆撕裂情况，开展分离装置的研究与应用。

2 技术方案

2.1 火车拉杆分析

火车皮中的拉杆（撑杆），主要是保证车皮的横向刚度，防止车皮装载后发生变形。拉杆两端采用螺栓或铆接形式固定，长时间使用后，煤料对拉杆的冲击造成两端铰点螺栓松动，或螺栓锈蚀后断裂脱落，最后拉杆随着煤炭进入料斗和给料器，极容易卡在给料器和BF 输送带之间。

2.2 总体思路

给料作业时为防止粉尘外溢，通常都在给料器和BF 输送带之间安装了防尘罩，防尘罩沿着输送带方向长度约2.2 m，其顶部距离输送带工作面高度约2 m。根据现场察看，造成BF输送带撕裂的拉杆长度基本上是3 m 左右，拉杆一端卡在给料器前端的防尘罩，另外一端坠落刺穿输送带，卡到缓冲托辊中，造成输送带撕裂（图1）。短于3 m 的拉杆，即使一端坠落到输送带上，由于另外一端没有卡在给料器防尘罩，会随着煤料一同进入下游输送带最终达到堆场。虽然短于3 m 的拉杆不会造成BF 输送带撕裂，但可能会撕裂下游其他输送带。因此，保证拉杆一端不坠落到输送带，使其保持在BF 输送带上方，就能避免输送带撕裂。

图1 输送带撕裂

2.3 拉杆几何尺寸确定

确定总体思路方案后，首先分析拉杆的几何尺寸。现场测量C80车型拉杆，由Φ120 mm 圆管制作，端部铰点处设有加强筋板，筋板长300 mm。

2.4 拉杆分离装置设计

获得拉杆相关尺寸后，分离长拉杆的形式设计为格栅式横杆，格栅式的横杆装置可把拉杆卡在给料器簸箕与横杆之间，起分离和固定作用。格栅式横杆如图2 所示，横杆由100 mm×16 mm 扁钢制成，在其上部焊接Φ20 mm 圆钢，圆钢高度300 mm；考虑拉杆端部最大尺寸为300 mm，故每个圆钢间距设计为330 mm，这样无论拉杆从中间断裂还是连同铰点筋板一起坠落，都能保证拉杆落在设计的格栅横杆上。

图2 格栅式横杆

横杆两端焊接法兰板，用4 条M16 高强螺栓与给料器防尘罩侧板连接，保证整体结构强度。由于接卸煤炭中会含有其他杂质，为防止杂质冲击横杆掉落造成输送带纵向撕裂，在横杆两端各加工1 个Φ20 mm 的圆孔，防尘罩顶部焊接吊耳，在安装时穿Φ12 mm 钢丝绳吊在给料器除尘罩上部。

2.5 拉杆分离装置安装位置确定

给料器型号LDCF2432，工作能力100～1600 t/h。给料器振动簸箕工作面与地面呈10°倾斜，选定的安装位置必须保证给料器不同给料量时，不影响生产和不发生堵斗现象，同时能实现有效分离车皮拉杆效果。给料器采用垂直输送带方式进行给料，而给料器簸箕边沿到对侧除尘罩距离较短，料斗空间较小，然而横杆装置必须安装在除尘罩下部和输送带机导料槽上部，并且应与输送带平行。

（1）确定横杆的前后位置。为满足生产要求和实现拉杆分离目标，测量给料器振动簸箕边沿与除尘罩内壁的距离，测量值为840 mm。确定横杆与给料器簸箕边沿距离，理论上横杆与给料器簸箕越近越好，但是距离太小后煤炭冲击横杆，不仅影响生产效率，而且在煤炭不断冲击下，横杆使用寿命也将缩短。经过现场多次观察给料器不同给料量作业工况，在综合考量给料器振动簸箕煤层厚度和落煤痕迹后，最后确定横杆装置与簸箕边沿相距最小距离为400 mm。该位置处安装横杆装置，既能保证给料量不会受到影响和不发生堵斗现象，又可实现拉杆最早触碰横杆。

（2）确定横杆安装高度。极限工况下拉杆处于煤层下和簸箕工作面接触，因此，横杆的安装高度不能超过簸箕工作面向前的延长线。为能分离长度更短的拉杆，并且保证横杆装置的强度和卡住拉杆的稳固效果，横杆数量由最初设计的1 组增加到2 组，2 组横杆间隔设定为200 mm，并且呈高低分布，靠近振动簸箕侧比远离振动簸箕侧高出50 mm。

（3）增设防止拉杆翘起装置。在给料器振动簸箕上方横向增设钢丝绳，以防止拉杆后端翘起后前端扎在输送带上造成输送带撕裂。安装位置在不干涉给料器闸板上下动作时，起到防止拉杆后端翘起的作用。安装形式：在给料器料斗两侧衬板上焊接挂耳，在两侧挂耳处穿钢丝绳用钢丝绳卡子固定。安装数量为2 根，能更好地保证此装置的效果。具体安装如图3 所示，在簸箕上方450 mm 处横向加装2 根相距690 mm 的钢丝绳作为压杆装置，钢丝绳为Φ12 mm，第1 根与给料器簸箕边沿相距500 mm，现场观察所安装挂耳的衬板不会受到煤料磨损，把需要安装钢丝绳的对应位置的衬板由原来的涂层衬板改为厚度为16 mm 的钢板，在钢板上焊接挂耳，钢丝绳可穿过挂耳孔用钢丝绳卡子固定。

图3 拉杆分离装置安装位置

（4）模拟拉杆分离装置。确定拉杆分离装置的安装方案后，用软件建立3D 模型，模拟拉杆在给料器内的极限状态，检验方案的可靠性（图4）。通过软件模拟了不同长度的拉杆在给料器内各个位置的状态，分析拉杆的极限位置等情况。模拟结果表明：长度大于2300 mm 的拉杆均能实现100%分离拦截；长度2000～2300 mm 的拉杆基本上都能实现分离拦截，在特殊情况下，该长度范围的拉杆会落入输送带，但不会卡在除尘罩与输送带之间；长度1000 mm 的拉杆，只有在垂直于输送带时才能实现分离拦截，其他形态暂时还不能实现分离。因此设计的分离装置是安全可靠的，不会因为安装这种装置后对设备造成影响。

图4 拉杆分离装置的3D 模拟

（5）试验检测。软件模拟检验成功后进行了现场的安装和试验，安装后用Φ21 mm 的无缝钢管模拟不同长度拉杆进行试验，进一步确认此装置可以完成拉杆的分离拦截。

3 应用情况及效果

拉杆分离装置应用在8 台给料器中，自拉杆分离装置投入使用以来，在不影响设备运行情况下，共分离不同长度拉杆80 余根，输送带未出现撕裂现象（图5）。使用分离拉杆的效果明显，输送带沿线转接料斗内也未发现有长杆类杂物，达到了预期效果。

图5 现场分离的拉杆

4 结论

针对火车拉杆撕裂输送带异常情况，在分析拉杆撕裂输送带原因后，结合给料器工作原理，有效利用其狭小空间，经过详细计算、3D软件模拟分析和实践验证，设计出一种分离拦截装置。该装置主要有以下优点：①装置构造简单，安装方便；②在不影响给料器生产作业和堵斗的前提下，能够有效分离拦截火车拉杆；③安装位置设计在首条输送带，从源头减少拉杆进入生产环节，对下游输送带也起到保护作用；④此装置安装在给料器内，分离的杆件易被发现，便于取出。