礦用新型犁式卸料器改進(jìn)與應(yīng)用

張吉清

（河北寰球工程有限公司，河北 涿州 072750）

礦用新型犁式卸料器可用于帶式輸送機(jī)水平段任意點(diǎn)卸料，具有布置靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但與卸料小車(chē)相比，其應(yīng)用范圍較窄，主要用于處理粉狀和圓塊狀物料[1]。例如在電廠(chǎng)用于發(fā)電材料的分料儲(chǔ)存[2]，在礦廠(chǎng)處理粉料[3]。

此外，因?yàn)閭鹘y(tǒng)犁式卸料器的設(shè)計(jì)和操作不合理容易導(dǎo)致皮帶損傷[4]，增加了維護(hù)成本,同時(shí)卸料器存在卸料不干凈的問(wèn)題[5]。

有選礦廠(chǎng)在出現(xiàn)漏料問(wèn)題時(shí)，將卸料器改為卸料小車(chē)[6]，但這種方式將大幅度增加設(shè)備和安裝費(fèi)用。在選礦廠(chǎng)中，未有新型犁式卸料器應(yīng)用的文獻(xiàn)報(bào)道，故本文將探討礦用新型犁式卸料器在選礦廠(chǎng)中的應(yīng)用情況和改進(jìn)措施。

1 礦用新型犁式卸料器簡(jiǎn)介

圖 1新型犁式卸料器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

某選礦廠(chǎng)所用新型犁式卸料裝置如圖1所示，主要包括犁刀、液壓推桿、承載托輥、液壓站、限位開(kāi)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)控制面板等。犁刀通過(guò)液壓推桿和活動(dòng)支架可以平行的抬起和下落，犁刀下方的托輥為無(wú)槽角的平行托輥，用于支撐犁刀保證物料順利卸入粉礦倉(cāng)。

犁刀的運(yùn)行位置由限位開(kāi)關(guān)安裝位置確定。卸料器的控制可以在現(xiàn)場(chǎng)的控制面板實(shí)現(xiàn)控制，也可以在DCS進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。液壓推桿的液壓油是由液壓站提供，此液壓站由油箱、液壓油輸送泵和蓄能器等組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)配置，一臺(tái)液壓站同時(shí)為四臺(tái)犁式卸料器供油。

礦用犁式卸料器、膠帶機(jī)和粉礦倉(cāng)的配置如圖2所示，四臺(tái)卸料器與膠帶機(jī)一起分別為五個(gè)倉(cāng)供料，從而保證下游五條磨礦流程的正常運(yùn)行。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和防止倉(cāng)中的灰塵影響，為每個(gè)倉(cāng)配置了導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)，用于實(shí)時(shí)獲取物料高度數(shù)據(jù)。當(dāng)料位達(dá)到高料位或者進(jìn)料時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間，將按照程序設(shè)定的進(jìn)料順序通過(guò)控制機(jī)器來(lái)進(jìn)行各倉(cāng)進(jìn)料的切換，從而實(shí)現(xiàn)粉礦倉(cāng)進(jìn)料的自動(dòng)控制。

圖2 新型犁式卸料器、帶式輸送機(jī)和粉礦倉(cāng)的配置簡(jiǎn)圖

在上述的新型犁式卸料器和物料輸送配置的使用過(guò)程中，出現(xiàn)了皮帶刮傷、皮帶磨損和漏料問(wèn)題，這些問(wèn)題極大的影響了選廠(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 問(wèn)題分析

2.1 皮帶刮傷

此礦用新型犁式卸料器處理的礦石是經(jīng)過(guò)顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)和高壓輥磨機(jī)破碎得到的礦石，在這種礦石中存在較多的次棱角狀、條狀顆粒，其粒度分布見(jiàn)表1，物理性質(zhì)見(jiàn)表2。

表1 礦石粒度分布

表2 礦石物理參數(shù)

由表1可知，礦石的粒度較大，不屬于粉狀或圓塊狀顆粒。由表2可知，此礦石的硬度處于中等水平。在犁刀下落或正常運(yùn)行的過(guò)程中，這種形狀的顆粒容易壓迫皮帶陷入兩個(gè)承載托輥之間縫隙處，在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中不足以將顆粒破碎，從而導(dǎo)致刮傷皮帶。

2.2 供料不均衡

犁刀下落后，犁刀與皮帶存在縫隙，根據(jù)表1-1中的粒度分布，細(xì)粒級(jí)的含量不少，細(xì)料總會(huì)從縫隙中漏出，最終進(jìn)入1號(hào)倉(cāng)中，這就導(dǎo)致1號(hào)倉(cāng)始終存在進(jìn)料行為。

在對(duì)礦用犁式卸料器改造之前，為了防止犁刀對(duì)皮帶的刮傷磨損，需要將犁刀底部與皮帶的間隙調(diào)整到較高的數(shù)值，這樣就直接導(dǎo)致，有一半的物料會(huì)漏出進(jìn)入1號(hào)倉(cāng)。

為了防止?jié)M倉(cāng)，就必須保證下游的磨礦系統(tǒng)始終處于運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)行此條線(xiàn)磨礦系統(tǒng)的正常維護(hù)工作時(shí)，必須將卸料器和膠帶機(jī)的供料作業(yè)全部停止，從而影響了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[7]。

3 整改方案

3.1 防止皮帶刮傷和磨損措施

將承載托輥改為平面托板（見(jiàn)圖3），為了保證托板與皮帶不出現(xiàn)過(guò)度磨損，托板頂部使用超高分子量聚乙烯（UHMW-Pe），與眾多的聚合物材料相比，這種超高分子聚乙烯材料具有摩擦系數(shù)小、磨耗低、耐沖擊、耐壓和自潤(rùn)滑性[8]，可以較好的替代承載托輥，同時(shí)消除了托輥之間的間隙，防止礦石顆粒劃傷皮帶。

圖3 改造后的犁式卸料器

另外，為了減少犁刀卸料時(shí)對(duì)皮帶的磨損，將四個(gè)礦用犁式卸料器減少到兩個(gè)，見(jiàn)圖4。

圖4 改造后的配置簡(jiǎn)圖

3.2 防止漏料和保證下游合理供礦措施

為了減少漏料，在犁刀之后增加了單側(cè)二次卸料裝置，這樣可以保證犁刀底部與膠帶之間的間隙處于高位（30mm），減少皮帶的磨損，而二次卸料裝置底部與膠帶之間的間隙調(diào)低（2mm），如此可以最小量的減少漏料，見(jiàn)圖3。

為了保證日常維護(hù)時(shí)間，將各倉(cāng)之間的隔板去掉做成連通的粉礦倉(cāng)，同時(shí)重新調(diào)整卸料點(diǎn)，如圖4。由此，當(dāng)1號(hào)倉(cāng)對(duì)應(yīng)的磨礦系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入1號(hào)倉(cāng)的料會(huì)自動(dòng)進(jìn)入2號(hào)倉(cāng)，從而保證了磨礦系統(tǒng)的維護(hù)時(shí)間。

4 整改后的控制和工藝參數(shù)變化

4.1 控制邏輯

改造前，每個(gè)倉(cāng)都對(duì)應(yīng)一個(gè)卸料點(diǎn)；改造后，1和2號(hào)倉(cāng)共同由一個(gè)卸料點(diǎn)進(jìn)料，3號(hào)倉(cāng)與之前一樣只有一個(gè)卸料點(diǎn)，但它的少部分進(jìn)料也可以兼顧到2和4號(hào)倉(cāng)，4和5號(hào)倉(cāng)也共用一個(gè)卸料點(diǎn)。

在這種情況下，之前的控制方式已經(jīng)不再適用，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，需將1和2號(hào)倉(cāng)卸料控制改為，在給1和2號(hào)倉(cāng)進(jìn)料的情況下，當(dāng)1和2號(hào)倉(cāng)的料位同時(shí)到達(dá)高位或進(jìn)料時(shí)間用完時(shí)，此卸料點(diǎn)停止卸料，按程序順序切換到其它卸料點(diǎn)；3號(hào)倉(cāng)與之前一樣，當(dāng)3號(hào)倉(cāng)的料位到達(dá)高位或進(jìn)料時(shí)間用完時(shí)，此卸料點(diǎn)停止卸料，按程序順序切換到其它卸料點(diǎn)；4和5號(hào)倉(cāng)的進(jìn)料控制與1和2號(hào)倉(cāng)的一樣。以上控制的料位高度和進(jìn)料時(shí)間都需要根據(jù)實(shí)際情況做相應(yīng)的調(diào)整。

4.2 緩沖時(shí)間和皮帶磨損時(shí)間百分比

卸料點(diǎn)數(shù)量和位置的改變導(dǎo)致粉礦倉(cāng)中料堆的形狀發(fā)生了改變，最終導(dǎo)致粉礦倉(cāng)物料的有效容積發(fā)生改變[9]。每個(gè)倉(cāng)的外形大小為長(zhǎng)6m×寬8m×高8m，進(jìn)料量為812.5m3/h，通過(guò)三維建模獲得總有效容積，再經(jīng)計(jì)算得到總緩沖時(shí)間[10]。

同時(shí)，卸料點(diǎn)的減少改變了犁刀在卸料時(shí)對(duì)皮帶的磨損時(shí)間，從而降低了對(duì)皮帶的磨損。表3列出了改造前后粉礦倉(cāng)參數(shù)的變化。

表3 粉礦倉(cāng)參數(shù)變化

由表3可知，與改造前相比，有效容積和緩沖時(shí)間大約減少了30%，在連續(xù)生產(chǎn)中，這對(duì)檢維修有一定的影響，但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，影響不大，在可接受的范圍內(nèi)。

磨損時(shí)間則降低了14.4%，這在一定程度上延長(zhǎng)了皮帶的使用壽命。

4.3 漏料

與礦用新型犁式卸料器配套的膠帶機(jī)，其帶寬為1400mm，帶速為2.5m/s，則根據(jù)處理量812.5m3/t和二次卸料器底部與皮帶的間隙2mm可得到，漏料量占給料量的3.1%，漏料都進(jìn)入了1和2號(hào)倉(cāng)。

若出現(xiàn)極端情況，1和2號(hào)倉(cāng)需同時(shí)停止向下游供料，基于1和2號(hào)倉(cāng)的有效容積168m3，得到1和2號(hào)倉(cāng)接收漏料的時(shí)間為6.72小時(shí)，對(duì)于非重大的日常檢維修任務(wù)，在這段時(shí)間內(nèi)足以完成。

5 結(jié)論

傳統(tǒng)的犁式卸料器在選礦廠(chǎng)使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)刮傷、磨損和漏料等問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)卸料器進(jìn)行局部改造，在改造后半年內(nèi)未出現(xiàn)機(jī)器刮傷皮帶問(wèn)題，同時(shí)皮帶也未出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，下游的磨礦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行和定期維護(hù)，即新型犁式卸料器在礦廠(chǎng)中可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

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