電廠輸煤系統輸送膠帶失效分析及對策

鄭馳飛（淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232098）

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電廠輸煤系統輸送膠帶失效分析及對策

鄭馳飛
（淮滬煤電有限公司田集發電廠，安徽 淮南 232098）

〔摘 要〕介紹了某電廠設備概況及其輸煤系統由于設計、選型、安裝等因素造成的輸送膠帶局部非正常磨損的主要失效形式，分析了非正常失效的主要因素，給出了所采取的改進措施及其效果，確保了輸煤設備安全可靠運行。

〔關鍵詞〕輸煤系統；輸送膠帶；失效形式；使用壽命；曲率半徑

0 概述

某電廠1期工程2×630 MW機組于2007年7月投產，2期工程2×660 MW機組在建。其輸煤系統皮帶機采用DTⅡ型固定式帶式輸送機，其槽角35°，帶寬1 400 mm，帶速2.5 m/s，出力1 600 t/h。1期工程有15臺皮帶機，合計輸送帶總長約6 200 m；2期工程新增皮帶機1臺，輸送帶增加約1 300 m。16臺皮帶機除8A，8B的膠帶采用EP300-1400×4（4.5+1.5）型外，其余均為EP350-1400×6（4.5+1.5）型阻燃帶。

帶式輸送機作為輸煤系統中最重要的設備，其運行可靠與否直接關系到全廠機組“口糧”能否安全穩定供應。膠帶是帶式輸送機最昂貴且耐久性較差的部件，維護成本占整個輸煤系統維護材料費用的50 %以上。該電廠從2009年初開始因各種原因陸續更換膠帶約6 400 m，按目前EP350-1400×6（4.5+1.5）型膠帶采購價550元/m計算，其總價值達350多萬元，是輸煤系統維護費用中支出最大的一項。

據統計，由于各皮帶機的運行工況、參數不同，膠帶的使用壽命也相差較大，有的只有2-3年，有的可達5年以上。如皮帶機3B第1次更換周期僅為2年，皮帶機2A，3A，5B均為3年，而皮帶機1A，1B，7A，7B卻達到5年以上。

隨著2期工程的擴建投產，電廠平均日輸煤量將達2萬t，輸煤膠帶的磨損消耗將更大，膠帶更換周期也更短。如何提高輸送膠帶的使用壽命，成為該廠節能降耗的一項重要工作。

1 影響膠帶正常使用壽命的主要因素

1.1 膠帶失效形式

膠帶的正常使用壽命是指皮帶輸送機在各部件運轉良好，排除突發事件及膠帶質量等因素影響的正常運轉年限。查看更換下來舊膠帶的損壞情況，可以發現該廠膠帶失效的形式主要有以下3種。

（1） 失效形式1：膠帶正常磨損、老化，膠帶整體均勻磨損，膠帶厚度減薄至下限，強度降低，如皮帶機1A，1B和7A，7B，其使用壽命在5年以上。

（2） 失效形式2：膠帶兩側距離邊緣約300-350 mm處（槽型托輥夾角位置）呈現鼓包分層，膠層破損剝落，夾角位置縱向折損貫穿（見圖1）。這種現象主要表現在2，3，5號皮帶棧橋，其使用壽命為2-3年。

圖1 失效形式2

（3） 失效形式3：膠帶兩側距離邊緣約250-350 mm處工作膠面局部磨損，嚴重時聚酯帆布層芯直接磨損到2-3層。除皮帶機1A，1B因無導料槽膠帶沒有此類磨損外，其余皮帶機膠帶均存在不同程度的磨損。

1.2 膠帶失效的主要因素

第2，3種膠帶的失效形式直接影響到了該廠膠帶的正常使用壽命。根據磨損部位、磨損形狀及對現場的觀察研究，確定引起膠帶失效的主要因素有以下2種。

1.2.1 輸送帶凸弧段曲率半徑過小

膠帶失效形式2之所以在2，3，5號皮帶機上出現比較嚴重，在于這幾臺皮帶機的獨有特征：提升角分別為13°，12°，11.5°，其設計有曲率半徑不同的凸弧段。由于張力巨大，凸弧段膠帶的斷面經常發生向上的中部起拱，在傾斜與水平托輥之間的35°夾角處皮帶出現打折損壞，即凸弧段的膠帶被牽扯變形成“W”狀，如圖2所示。起拱與打折的主要原因是凸弧段曲率半徑過小，造成在膠帶橫斷面上中部和外側單位長度上的拉力值相差過大，使膠帶滑到中部起拱或打折。而單位長度上拉力值差的大小和凸段曲率半徑、托輥槽角有關；槽角越大，凸段曲率半徑越小，起拱與打折越嚴重。

織物芯輸送帶凸弧段最小曲率半徑R1應滿足如下公式：

式中：

（38～42）——系數，凸弧段膠帶張力較大時，取大值；張力較小時，取小值；B——帶寬，m；λ——托輥槽角，°。

圖2 W狀斷面

該電廠6臺皮帶機的凸弧段槽型托輥原設計采用的是35°槽角，經過計算曲率半徑R1需大于33 m，但實測曲率半徑不到20 m，這是造成膠帶失效形式2的主要因素。

1.2.2 防溢裙板壓得緊

除卸煤溝皮帶機1A，1B無導料槽外，其余各轉運站的皮帶機導料槽兩側均安裝了12 m長的聚氨酯彈性防溢裙板。由于落煤管落煤點下方的緩沖床距離皮帶均有20 mm左右的間隙，特別是尾端改向滾筒側，緩沖床槽角無過渡調整，間隙更大，煤流沖擊時該部位皮帶會局部下沉。為了防止灑、漏煤，造成的不文明生產，兩側防溢裙板往往會壓得較緊。因聚氨酯防溢裙板較硬，壓得越緊，摩擦力越大，防溢裙板位置的膠帶工作面磨損也就越快，這是造成膠帶失效形式3的主要因素。同時由于防溢裙板插入過深，導致導料槽下方膠帶通流截面寬度僅不到700 mm，降低了該處膠帶的走煤能力，形成負荷瓶頸，致使皮帶機出力只能在1 200 t/h左右。

2 改進措施及效果

2.1 皮帶機凸弧段托輥組改進

2.1.1 第1次改進

在原有的35°槽角托輥夾角位置增裝1只Φ108×315 mm的小托輥。改進后雖然在一定程度上減小了夾角的折損，但效果仍不理想。

2.1.2 第2次改進

從減小凸弧段托輥槽角出發，在滿足膠帶輸送能力的情況下，在凸弧段更換安裝了11組過渡鋼包膠托輥，分別是兩側各1組槽角為30°的托輥，中間9組槽角為25°的托輥。經過計算，此時凸弧段的曲率半徑最小允許值已經降至25 m，較改造前有了很大改觀，但實際曲率半徑仍為20 m，仍然小于允許值。

2.1.3 第3次改進

將凸弧段向兩側延展。原皮帶機機架支腿均為統一高度1.5 m，通過從凸弧段兩側向中間逐漸降低皮帶機架支腿高度的方法來增大凸弧段曲率半徑，最多降低了0.6 m。改進后實測凸弧段曲率半徑均達到30 m以上，滿足了規程設計要求的25 m最小允許值，使得該段膠帶能夠更加平緩地過渡，有效減小了凸段皮帶中部和兩邊的張力差值。

2.2 防止異常磨損的改進措施

針對防溢裙板對膠帶工作面局部異常磨損問題，采取了以下2項改進措施。

2.2.1 利用廢舊膠帶制作防溢裙板

原采用的PT-TS-30型防溢裙板雖然耐磨，但是價格較高，而且材質過硬，容易對膠帶表面產生磨損，縮短膠帶的使用壽命。為此，利用更換下來的報廢膠帶制作成230 mm×12 000 mm防溢裙板，安裝在轉運站皮帶機導料槽上，不但同樣能達到擋煤防溢塵的作用，而且因其材質較軟，可以減少對膠帶工作表面的磨損。據觀察，廢舊膠帶制作的防溢裙板使用壽命為6-12月（PT-TS-30防溢裙板壽命為1年左右），基本能夠滿足實際需求。

2.2.2 調整防溢裙板的壓緊度

從減少緩沖條對皮帶非工作面的磨損考慮，原緩沖床安裝位置均低于兩側托輥20 mm左右。由于煤流沖擊時造成該部位膠帶下沉，現場為保證防溢裙板密封效果，只能將防溢裙板壓緊壓實。經過綜合考慮，一方面實施緩沖床改進和調整，縮小落煤點下方皮帶與承載體的間隙，在保證防溢裙板密封性的基礎上，進一步調小防溢裙板的壓力，以減少磨損。另一方面對導料槽也進行了改進，調整了導料槽的傾角，使該處皮帶通流截面寬度從690 mm增大到910 mm（見圖3），滿足了設計流量的要求。在相同的發電耗煤量情況下，可以縮短皮帶機運行時間15 %左右，既達到節能、提高設備使用效率的目的，又相應減少了設備磨損。

2.3 改進效果

在采用上述改進措施后，目前新更換的膠帶均表面平整，磨損均勻，未出現異常的局部磨損現象。依據現在的膠帶磨損老化速度，至少可以延長使用壽命1/3以上，僅材料費用1個周期就可節約140余萬元。

圖3 導料槽傾角調整示意

3 結束語

輸煤系統是燃煤電廠重要的輔助系統。隨著大型、超大型電廠的建設，輸煤量的躍升直接引發輸煤系統設備的更新換代，正朝著大型化、高速化、自動化、綜合化方向發展。輸煤系統設備的可靠性、安全性、經濟性愈發顯得重要，一個環節出現問題就極可能引發很多連鎖反應，造成巨大的浪費和損失。因此，輸煤系統輸送膠帶失效問題值得深入研究，以確保輸煤系統安全可靠運行。

參考文獻：

1 中華人民共和國國家能源局.DL/T5187.1—2004 火力發電廠運煤設計技術規程［S］.北京：中國電力出版社，2004.

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3 鄧興威，康春宇.對制粉系統皮帶給煤機的改造［J］.電力安全技術，2011，13（6）：58-59.

收稿日期：2015-10-11；修回日期：2016-01-08。

作者簡介：

鄭馳飛（1976-），男，助理工程師，主要從事電廠輸煤設備檢修、維護、管理工作，email：zcf2740@126.com。