移動皮帶機在港口的應用研究

林峘

摘 要：皮帶機是一種快速、高效的連續輸送裝卸設備，由于其機動性良好，常配合卸船機、裝車樓等設施用于港口的貨物裝卸與轉移，移動皮帶機的使用可以大幅度地提高工作效率、節約生產維護成本，提高港口效益。但在移動皮帶機的設計和運行過程中需要結合港口作業環境和配套設施的具體情況，并不斷進行優化調整，從而提高移動皮帶機的使用性能和管理效率。本文以國投湄洲灣港口的移動皮帶機項目為例，就移動皮帶機的作用、設計方案以及使用過程中要注意的問題作簡要的分析。

關鍵詞：移動皮帶機;港口管理;皮帶運輸

一、引言

港口是位于海，江，河，湖，水庫沿岸，具有水陸聯運設備以及條件供船舶安全進出和停泊的運輸樞紐，是水陸交通的集結點和樞紐，其中港口每天能夠裝卸轉送的貨物量是衡量一個港口運營能力的重要指標之一。不同港口的主要業務內容有所不同，有些港口主要負責商品、貨物等集裝箱的中轉運輸，還有些港口主要負責煤炭、礦石等生產原料的轉運，其作業方式會比較粗獷，而移動皮帶機就是一種簡單高效靈活的物料傳輸裝置，非常適用于煤炭、金屬礦石等物料的短距離傳輸。目前已經有很多關于移動皮帶機結構設計、綜合管理、傳輸系統節能技術方面的研究，如武漢理工大學的李丹丹等人針對港口皮帶機傳輸系統出現的“大馬拉小車”現象，對皮帶機流量自動控制技術、皮帶機降電壓技術和減電機運行等節能技術進行研究，從理論上分析了“一臺電機持續運行，一臺電機輔助運行”的減電機節能運行的節能效果。安陽鋼鐵股份有限公司煉鋼廠的高巖松等人總結了皮帶運輸機常見的故障以及處理對策，針對皮帶機常見的皮帶跑偏、撒料嚴重、減速機的斷軸、皮帶的使用壽命不長、噪音異常等問題，結合自身的知識和經驗做了詳盡的分析與討論。然而值得注意的是，不同港口的場地規模、配套設施、貨物的主要來源和種類都各不相同，在設計引用移動皮帶機時，一定要根據自身的條件與環境，還有項目預算等多方面因素綜合考慮。在此，筆者以湄洲灣港口移動皮帶機的應用為例，從皮帶機的結構設計、運用管理、實際效益等方面進行討論分析。

首先，在實際生產作業中，移動皮帶機都是配合卸船機、裝船機、堆料機等多種設備聯合使用的，國投湄洲灣港口一期工程堆場配備有4臺效率為1800 t/h的卸船機、3臺3600 t/h的堆料機、2臺3600 t/h的取料機，1臺3600 t/h的裝船機、1臺3600 t/h的裝車樓、4個堆場。港口煤炭的主要疏港方式包括汽運、鐵路裝車、直供電廠、裝船等。綜合考慮投資成本及市場不確定性因素，一期緩建了兩條取料線和兩個堆場。

然而在運營后，由于市場波動較大，高峰期堆生產資料緊張的情況非常明顯，主要表現如下：一是緩建的兩個堆場無取料機，如果貨主單位要求裝火車或裝船疏港，需要汽運短倒到內場，用推土機推高。這種方式能耗高、效率低，并且由于人員車輛密集，安全性差。二是堆場只有兩條取料線，在設備故障或維修期間，就沒有應急給料設備，供煤安全性尤其是直供電場的供煤安全性很低。三是部分貨主有配煤需求，目前公司只有兩臺取料機，無法開展配煤業務。因此根據港口的綜合需求，需要設計出一臺多用途的移動皮帶機，與現有工藝設備對接配合，實現盤活堆場生產資源的目標。并且要求該移動皮帶機可移動、轉向，實現靈活的移動轉場;可俯仰、可調整料流速大小和料流方向，實現與堆料機、取料機的良好對接，適應取料皮帶正反轉;可適應公司山推，小松兩種裝載機機型，高效運輸。

二、移動皮帶機的設計

為了使移動皮帶機達到預期目標，就要針對三個問題進行特殊設計：1）與地面皮帶機偶合問題;2）移動皮帶機移場移垛問題;3）移動皮帶機電源問題。

1.移動皮帶機的綜合效率設計

如上文所述，移動皮帶機應該能夠配合港口的其他設備使用，并且其工作效率要滿足港口的需求。移動皮帶機主要依靠裝載機裝煤、運輸、喂料，因此設計時需要考慮4臺5 m3裝載機同時上料的情況，現有裝載機的工作效率為1斗/min，煤炭密度為0.85 t/m3，移動皮帶機的理論綜合效率應該為：4×5×0.85×1×60=1020 t/h，所以，移動皮帶機的綜合效率要達到1000 t/h，在設計時要滿足這一硬性要求。

2.移動皮帶機的整體結構尺寸設計

投入使用的移動皮帶機應該能夠適用于整個工程堆場的使用，其體型不能過大，要靈活調配給不同的作業任務;體型也不能過小，要保證高效的傳輸與轉運。

綜合以上因素，移動皮帶機設計總圖如圖2.1A（實物圖2.1B）所示，該移動皮帶機能夠沿著堆場堆料線和取料線的壩基，在任意位置給對應的壩基上堆料線和取料線皮帶機在線喂料。其中，堆料機壩基的尺寸與取料機壩基尺寸有所不同。值得一提的是，總圖設計時還要充分考慮堆場不均勻沉降、地面高低不平造成的相對高度誤差帶來的影響。

此外，移動皮帶機的頭部漏斗下端設計了導流圓弧溜筒（如圖2.2A所示），導流圓弧溜筒與漏斗間通過圓形法蘭盤連接，可在360度范圍內旋轉固定，使得落料口能夠對準地面皮帶機的中心線，保證不論是在任何位置給任一移動皮帶機上料，地面皮帶的落料點達到不偏移，物料不撒漏，避免因物料的灑落造成資源的浪費以及環境的污染。

針對裝載機上料的瞬時料流巨大并且不連續問題，移動皮帶機設計了可調料流控制板（如圖2.2B所示）在出料口安裝了可上下移動的鋼鐵，在剛開始放料時可以縮小放料窗口，然后再增大，從而保證了漏斗出料口的煤流連續可控，避免了潛在的安全和環境風險。

3.移動皮帶機的牽引設計

考慮到移動皮帶機整體設計的經濟性，設計時選用了裝載機牽引式。牽引機構包括牽引連桿、實心行走輪、萬向輪、俯仰機構等部件。

（1）牽引連桿用于連接移動皮帶機與裝載機（如圖2.3A所示），牽引連桿通過插銷固定在裝載機牽引點上，裝載機拖動移動皮帶機進行移位。牽引連桿分為長轉向連桿和短支撐連桿兩種。長轉向連桿配合萬向轉可以實現比較小的轉彎半徑，但其支撐性較差，容易造成軟地基路面容易下陷。相比較而言短連桿支撐性較好，可適用于軟地基路面通行，但其轉彎半徑較大，兩種連桿的配合使用可以應對現場堆場的大部分路面情況。

（2）移動皮帶機的行走機構包含兩個實心行走輪和一個萬向輪（如圖2.3B所示），用于帶動皮帶機的整體移動。其中萬向輪用于增加移動皮帶機轉向能力，兩個實心輪可以自由調節角度，從而實現靈活移動，此外在極限條件下可以通過調節主行走輪角度來減小轉彎半徑以通過特殊路段。

（3）圖2.4A為移動皮帶機的俯仰機構，整個俯仰機構由電液推桿驅動，可用于調整臂架高度，這樣就調節皮帶機的高度，使其能夠順利通過皮帶機廊道，提高了皮帶機的靈活性。

4、移動皮帶機的電源設計

移動皮帶機的機動性強，需要在堆場內任何位置進行作業，因此，移動皮帶機可用電源為皮帶線上均勻分布的動力檢修箱。移動皮帶機在滿足綜合效率的啟動電流遠超動力檢修箱額定電流，為此移動皮帶機驅動選用變頻電機，這樣既可以避免高啟動電流，又能滿足皮帶機的軟啟動。此外還配套設計了手動電纜卷盤（如圖2.4B所示），這樣使動力電纜收放更方便，同時在移動時又可以避免電纜拖地，造成電纜磨損或者纏住其他地面物體。

三、移動皮帶機的效益

移動皮帶機使用后性能穩定、效果明顯，為日常工作帶來了極大便利，同時也為港口帶來很多生產和經濟效益。

1.生產效益

（1）作業效率高。過去汽運倒垛2臺裝載機配合6輛30 噸自卸車作業，每小時可完成2趟倒垛，實際綜合效率為360 t/h;當4臺裝載機配合移動皮帶機作業，實際綜合效率可達800 t/h，遠高于傳統汽運倒垛效率。

（2）流程組織更高效。傳統汽運倒垛所需車輛多、人員多，組織較困難;而移動皮帶機通過裝載機上料配合地面皮帶機和堆料機進行倒垛，其中4臺裝載機分別從移動皮帶機兩側分別上料互不影響，作業流程組織較為通暢。移動皮帶機通過裝載機牽引移垛進行倒垛作業，在裝載機司機熟練牽引技巧后，在同一個堆場內移動皮帶機移垛在0.5小時內即可完成，對倒垛作業影響不大。

（3）可實現倒垛堆高。汽運倒垛需要載裝配合進行堆高，且堆高高度有限，這樣就造成倒垛占用堆場面積較大，而移動皮帶機倒垛通過堆料機堆料完成堆高，垛形可控，倒垛占用較小堆場面積，更有利于取料機取料。

（4）作業安全性更高。汽運倒垛車輛較多，人員容易疲勞，時有發生車輛碰撞等交通安全事故，存在較大安全隱患;而通過移動皮帶機倒垛裝載機、設備互不影響，安全性高。

（5）倒垛成本更低。綜合采用移動皮帶機前后的實際作業效率，核算出移動皮帶機每噸倒垛作業成本比汽運低1.5元。

其次，移動皮帶機的投用豐富了生產作業流程，具體作用如下：

（1）解決了堆場只有兩條取料線，設備故障或維修時，無應急供料設備的弊端。尤其保障了供電廠作業流程的供煤安全性。

（2）解決了配煤問題，需要配煤的煤種通過汽運拉至移動皮帶機旁，可裝載機配合地面皮帶機、堆料機進行配煤堆高。移動皮帶機的投用解決堆場只有兩臺取料無法開展配煤業務的問題。

2.經濟效益

（1）直接經濟效益

移動皮帶機于2017年11月17日安裝調試完成投入重載運行，相比汽運倒垛，每噸成本降低1.5元，節約生產費用150萬元，而移動皮帶機的采購價格為42萬元，從中獲得的經濟效益大大超過了投入成本。

（2）環境效益

采用移動皮帶機直接節約了約100萬噸專場汽運工作量和推土機推高工作量，按單程1.5km，單次運輸30噸計算，保守估計，投入使用后15個月內可以累計節約柴油消耗45000升，相當于減少二氧化碳排放量120噸、二氧化硫0.15噸、氮氧化物2.37噸、煙塵0.057噸，環境效益明顯。

（3）間接效益

利用移動皮帶機倒垛可以消除汽運倒垛存在的交通安全隱患，在降低成本的同時又保障了倒垛作業安全。配合堆料機倒垛可以實現堆高，有利于提高取料機作業效率，減少了汽運倒垛需要裝載機配合堆高的作業流程，在提高了整體作業效率同時提高了資源利用率。

結語

綜上所述，移動皮帶機的機動性好、運送效率高，非常適合港口碼頭的物料裝卸與傳輸。在設計移動皮帶機時要結合實際工作環境與工作需求，嚴格縝密設計皮帶機整體尺寸、牽引設施、電源等結構參數，確保皮帶機的傳輸效率滿足實際需求，移動皮帶機提高了倒垛的作業效率，在倒垛作業的同時就能完成堆高，提高了倒垛作業的安全性，并且能夠靈活移動，尤其適用于倒垛、預配煤、在線配煤業務。移動皮帶機的使用可以為港口帶來顯著的生產效益和經濟效益，同時設備的故障低，維護成本低，是一項性價比很高的項目。

參考文獻

[1]吳立俁.移動（固定）式皮帶機綜合管理探討[J].山西煤炭管理干部學院學報，2015，28（03）：192-194.

[3]莫麗麗，崔永鴻，陳志樂.雙側靠泊散貨碼頭裝卸工藝系統優化[J].港口裝卸，2019（06）：55-58.