顆粒物料垂直輸送鋼絲膠帶提升機(jī)的優(yōu)化措施

（中建材（合肥）機(jī)電工程技術(shù)有限公司，合肥 230051）

1 前言

在粉粒物料垂直輸送設(shè)備中，斗式提升機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、輸送能力大、密封性高、提升高度大、維修方便，成為最常用的輸送機(jī)械之一，廣泛應(yīng)用于各種物料垂直輸送環(huán)節(jié)。

常見的斗式提升機(jī)按照牽引構(gòu)件不同，可簡單分為板鏈和膠帶兩種，板鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)不受物料種類、粒度、溫度限制，但自重大、能耗高，鏈節(jié)之間常磨損失效，牽引鏈?zhǔn)褂脡勖蹋瑐浼熬S護(hù)費(fèi)用高；膠帶提升機(jī)自重輕、能耗小、維護(hù)費(fèi)用相對較低，可實(shí)現(xiàn)大輸送量、超大高度高效率垂直輸送，是較為理想的輸送設(shè)備，但一般不宜輸送大塊狀、高水分及超高溫物料（長期150℃以上）。

2 顆粒物料配套膠帶斗式提升機(jī)使用情況

隨著膠帶提升機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，一些原來習(xí)慣于使用板鏈提升機(jī)的環(huán)節(jié)，特別是物料組份中含有部分顆粒料且具有高磨蝕性場合，采用板鏈提升機(jī)后期維護(hù)工作量大、運(yùn)行成本高、安全隱患問題嚴(yán)重，也逐漸選用鋼絲膠帶斗式提升機(jī)。鋼絲膠帶斗式提升機(jī)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化，但國內(nèi)各廠工藝、設(shè)備、管理等水平參差不齊，使用中仍存在很多問題。

目前投入運(yùn)行的鋼絲膠帶斗式提升機(jī)突出的問題：跑偏嚴(yán)重且難以調(diào)整、膠帶接頭處局部快速失效、磨蝕嚴(yán)重、機(jī)尾漏料、機(jī)尾軸承損壞、料斗掉落、膠帶撕裂甚至斷裂等多方面問題，上述種種問題的存在嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)秩序和設(shè)備使用壽命。

3 存在問題與優(yōu)化方案

3.1 鋼絲膠帶提升機(jī)自動糾偏系統(tǒng)

膠帶運(yùn)行跑偏的主要影響因素，包括：鋼絲膠帶自身性能、膠帶接頭安裝、平行張緊機(jī)構(gòu)、頭輪結(jié)構(gòu)、尾輪結(jié)構(gòu)、膠帶自身線性、進(jìn)料方式和來料穩(wěn)定性、提升機(jī)工作負(fù)壓變化等，綜合考慮設(shè)計(jì)提升機(jī)同步平衡張緊裝置、自動糾偏頭輪、導(dǎo)向張緊尾輪等共同構(gòu)成的提升機(jī)自動糾偏系統(tǒng)，才能較好地解決復(fù)雜工況下鋼絲膠帶運(yùn)行跑偏問題。

鋼絲膠帶提升機(jī)使用過程中常出現(xiàn)兩類問題：一是膠帶跑偏問題，常見原因可能是由于頭輪覆膠磨損嚴(yán)重，或者提升機(jī)機(jī)尾張緊裝置失效，無法通過尾輪張緊裝置調(diào)整膠帶跑偏。另一個常見問題是提升機(jī)機(jī)尾軸承座進(jìn)灰，導(dǎo)致磨損失效或壞損（如圖1）。

圖1 提升機(jī)機(jī)尾冒灰和軸承損壞情況

針對上述問題，膠帶提升機(jī)技改的常見方案如下：

（1）更換頭輪覆膠瓦片

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際的頭輪結(jié)構(gòu)（整體式或分片式）配制分片式自糾偏覆膠瓦片（如圖2）。通過對不同糾偏結(jié)構(gòu)下的負(fù)載、受力等方面進(jìn)行計(jì)算和反復(fù)修正，得到了合理的自動糾偏頭輪結(jié)構(gòu)。其特征是：將提升機(jī)圓柱體頭輪在兩端設(shè)計(jì)成倒角結(jié)構(gòu)，形成對稱的一段錐面，在提升機(jī)張緊裝置的作用下，膠帶在對稱的兩側(cè)邊與錐面相貼合，軸向竄動被頭輪上兩端對稱的錐面相互抵消。

圖2 分片式覆膠瓦片

圖3 平衡自動張緊裝置

（2）機(jī)尾改造

主要通過更換尾輪總成、四連桿自動張緊機(jī)構(gòu)和機(jī)尾檢視門密封結(jié)構(gòu)來完成。

機(jī)尾張緊裝置采用平衡自動張緊設(shè)計(jì)（如圖3），通過強(qiáng)力平行四連桿機(jī)構(gòu)使尾輪兩端同步升降，保證頭輪與尾輪平行度，進(jìn)而使尾輪始終緊貼膠帶自由平行滑動，有效調(diào)整膠帶跑偏。四連桿軸、搖臂、配重又組成一組滑動平行框架體系。當(dāng)尾輪系受力而上下移動時，四連桿軸軸將同步轉(zhuǎn)動，即兩側(cè)搖臂同步擺動，在導(dǎo)套和限位滑槽的作用下

尾輪系同步升降，實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動同步張緊。同時采用自糾偏尾輪結(jié)構(gòu)和迷宮密封、氟橡膠油封組合密封形式，有效防止粉塵進(jìn)入軸承座。

3.2 高強(qiáng)度防撕裂鋼絲膠帶及料斗固定技術(shù)

高強(qiáng)度鋼絲膠帶作為提升機(jī)的核心部件，要充分考慮在高負(fù)載、高速循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的安全性能，要求其具有強(qiáng)度高、抗撕裂性能好、疲勞強(qiáng)度高、延伸率低、耐熱性能好等特點(diǎn)。專用鋼絲膠帶在厚度、鋼絲密度、經(jīng)緯布置、鋼絲粗細(xì)等方面與傳統(tǒng)鋼絲膠帶完全不同，由于膠帶在縱、橫兩向組成鋼質(zhì)骨架，保證料斗的安全連接和載荷均衡分布。

料斗固定需消除料斗固定處膠帶疲勞損壞及傷害頭輪滾筒上的覆膠等問題。根據(jù)現(xiàn)場物料及工藝情況，配套兩種形式料斗固定方案和相應(yīng)的膠帶結(jié)構(gòu)及打孔方案（如圖4和5）。

3.3 鋼絲膠帶接頭設(shè)計(jì)及連接技術(shù)

膠帶接頭是膠帶閉環(huán)的節(jié)點(diǎn)，是保證提升機(jī)長期安全運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)。必須滿足以下要求：

（1）在硬度、韌性、抗疲勞斷裂強(qiáng)度等性能達(dá)到要求的前提下，膠帶接頭應(yīng)重量最小、結(jié)構(gòu)與尺寸合理、對膠帶夾緊力足夠。在正常安裝使用維護(hù)條件下，不脫落和無相對位移；

圖4 料斗固定方案一

圖5 料斗固定方案二

（2）在膠帶做長期環(huán)形運(yùn)動時，不但要確保接頭部件自身安全，而且對接頭處膠帶應(yīng)無擠、壓、頂、磨等形式的傷害

提升機(jī)專項(xiàng)開發(fā)的膠帶接頭，由主帶夾和輔帶夾（輔助定位）組成（如圖6）。使用材質(zhì)硬度、比重和抗疲勞斷裂綜合性能優(yōu)異的特種鋁合金作為主帶夾材質(zhì)。充分考慮鋼絲膠帶的寬度，頭輪的曲率等參數(shù)的變化，設(shè)計(jì)與頭輪弧線符合的主帶夾幾何外形，以降低膠帶接頭過頭尾輪時由于慣性擺動造成的沖擊、摩擦、相對位移等各種形式對膠帶的傷害。同時，還要充

圖6 膠帶接頭總裝圖

圖7 降壓平衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖

分考慮主帶夾運(yùn)行過程中可能對膠帶造成的擠壓傷害。通過主帶夾螺栓預(yù)緊力計(jì)算得出主帶夾與膠帶之間的壓緊力和摩擦力，通過壓緊力矩使主帶夾壓緊力和摩擦力達(dá)到要求。

主帶夾的功用是夾緊膠帶并在過頭輪時起到導(dǎo)向作用，真正承載連接鋼絲作用的是輔帶夾，要求輔帶夾具有較高的強(qiáng)度并且不滑脫。主帶夾外端是裸露的鋼絲，用高強(qiáng)度鋼絲卡扣將鋼絲對接，但受力時鋼絲容易滑脫，所以必須用專用固化膠將主帶夾外端膠帶接頭處裸露的鋼絲、鋼絲扣及輔帶夾盒固化成一個整體。專用固化膠對凝固強(qiáng)度和抗沖擊、耐熱性能有較高的技術(shù)要求。

3.4 鋼絲膠帶提升機(jī)降壓平衡裝置

提升機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾間有兩個通道，分別為提升通道和回料通道。物料在提升通道被料斗提升到機(jī)頭，在料斗經(jīng)過頭輪的旋轉(zhuǎn)過程中完成拋灑卸料，卸料過程中不可避免地會有部分物料通過回料通道返回并堆積在設(shè)備尾部。由于提升機(jī)運(yùn)行過程中，回料通道偶爾會出現(xiàn)正壓問題，在機(jī)尾積料處可能會造成粉塵污染，影響了提升機(jī)正常運(yùn)行。

圖8 機(jī)尾進(jìn)料口耐磨裝置

圖9 頭輪清掃裝置結(jié)構(gòu)

圖10 頭輪清掃裝置實(shí)物圖

為避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，提升機(jī)降壓平衡裝置可保障提升機(jī)雙通道壓力平衡，解決回料通道偶爾出現(xiàn)正壓問題，降低提升機(jī)尾部氣壓，避免粉塵污染現(xiàn)象。其結(jié)構(gòu)如圖7所示，在并列設(shè)置的提升通道和回料通道之間，以平衡通道在中部進(jìn)行連通，形成“H”形結(jié)構(gòu)，使回料通道可以通過平衡通道進(jìn)行泄壓。此結(jié)構(gòu)能有效地減弱雙通道提升機(jī)輸送粒徑相差較大物料時設(shè)備尾部正壓和冒灰的現(xiàn)象，調(diào)節(jié)提升機(jī)內(nèi)部氣壓平衡，保證提升機(jī)的高效運(yùn)行。根據(jù)提升機(jī)高度、轉(zhuǎn)速、輸送量等參數(shù)確定其數(shù)量及布置位置，一臺提升機(jī)可布置多個降壓平衡裝置。

3.5 提升機(jī)耐磨結(jié)構(gòu)

粉末狀或顆粒狀物料多數(shù)具有很強(qiáng)的磨蝕性，長時間流入會嚴(yán)重磨損提升機(jī)殼體。為此，在提升機(jī)進(jìn)料口處配套阻尼網(wǎng)耐磨結(jié)構(gòu)，在一定料層厚度的情況下，利用物料之間的相互摩擦降低物料對進(jìn)料口殼體的磨損，有效提高可靠性和使用壽命。其結(jié)構(gòu)如圖8所示。

3.6 頭輪清掃裝置

粉粒狀物料顆粒粒度較大且分布不均勻，相較于普通粉料輸送提升機(jī)，大顆粒物料的殘留，對鋼絲膠帶和頭輪表面覆膠的損傷更為嚴(yán)重。頭輪清掃裝置，其結(jié)構(gòu)如圖9、圖10所示。

頭輪清掃裝置安裝在提升機(jī)頭部殼體上，如圖9所示，清料器為高耐磨材料平板，沿提升機(jī)頭輪軸向清掃，清料器和頭輪之間的距離可調(diào)。提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時可清除殘留在頭輪表面的顆粒物料，有效降低殘留顆粒物料對鋼絲膠帶和頭輪覆膠的影響，延長了鋼絲膠帶斗式提升機(jī)的使用壽命。

4 使用效果及展望

中鋁集團(tuán)、信發(fā)集團(tuán)在新建及改造項(xiàng)目中，應(yīng)用在煅前焦、煅后焦、電解質(zhì)覆蓋料等顆粒狀物料的垂直輸送環(huán)節(jié)已投運(yùn)9臺套，2018年5月份已順利投產(chǎn)、穩(wěn)定運(yùn)行，良好的解決了顆粒狀物料的垂直輸送問題，滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)要求。

中國鋁工業(yè)經(jīng)多年來的高速發(fā)展，在鋼絲膠帶斗式提升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面國產(chǎn)化，但在針對不同使用場合的設(shè)備選型、設(shè)計(jì)制造、使用、維護(hù)等方面仍存在一些問題，針對顆粒物料輸送膠帶提升機(jī)的優(yōu)化措施現(xiàn)場實(shí)際使用效果明顯，為其他顆粒狀物料如碳素廠殘極、生碎、石油焦、陽極干料混合料等物料的垂直輸送斗提機(jī)存在問題的解決，提供了可行的方案措施，在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的大環(huán)境下，結(jié)合廠家實(shí)際工藝、物料狀況，對提升機(jī)進(jìn)行適應(yīng)性改造與優(yōu)化，對于促進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)，具有積極意義。