圓管帶式輸送機的關鍵技術的研究

劉書芹

(福建龍凈環保股份有限公司 福建龍巖 364000)

圓管帶式輸送機可以細化為六邊形托輥組、中間機架、塔架、輸送帶、過渡機架、改向輥輪、螺旋拉緊裝置、水平翻帶裝置、驅動裝置、傳動滾筒、尾架等結構。實際運行過程中，輸送帶在尾部過渡段接收物料后，逐漸將其卷成圓管狀，并以此完成對物料的密閉輸送，物料傳遞至頭部過渡段后，再逐漸展開圓管直至卸料。圓管帶式輸送機能夠將運輸物料密封在圓管內部，無環境污染，且可以實現雙向輸送，所以在現階段的工業生產實踐中較為常見，對其關鍵技術展開探究也有著較高價值。

1 圓管帶式輸送機的應用優勢分析

圓管帶式輸送機克服了帶式輸送機固有的缺陷與使用范圍的局限性，特別適用于地形條件復雜、必須跨繞建筑物（或江河、街道）、環保要求高、需封閉輸送的工藝。在實際的物料運輸實踐中，圓管帶式輸送機能夠做到無污染跨越生產區域，保護環境不受揚塵性物質的侵害；清潔的輸送路線也保證了被輸送的物料不受外界污染。同時，在應用圓管帶式輸送機展開長距離運輸的過程中，無需增加中轉站，允許上行或下行皮帶同時雙向輸送，并可實現多點物料輸入；運行平穩可靠，停機時間少，綜合營運成本低，則以最低的成本達到最佳的效果。從以上內容能夠看出，在進行物料長距離運輸過程中，圓管帶式輸送機能夠發揮出較為理想的應用優勢性，有著較為理想的應用前景，值得落實優化設計以及重點推廣利用。

2 圓管帶式輸送機的設計要點分析

圓管帶式輸送機的運行阻力確定是設計相應輸送機時需要重點完成的內容，在此過程中，要結合圓管帶式輸送機的安裝情況以及運行條件完成對運行阻力系數的合理確定，具體如下：（1）在水平、向上傾斜、向下傾斜輸送的電動工況下，如果圓管帶式輸送機實際運行環境良好，制造安裝情況良好，輸送帶運行速度相對較低且物料內摩擦系數維持在較小水平時，相應圓管帶式輸送機的運行阻力系數保持在0.03～0.035 之間；（2）在水平、向上傾斜、向下傾斜輸送的電動工況下，如果圓管帶式輸送機按照標準要求設計，制造與調整情況良好，且物料內摩擦系數維持在中等水平時，相應圓管帶式輸送機的運行阻力系數保持在0.035～0.045 之間；（3）在水平、向上傾斜、向下傾斜輸送的電動工況下，如果圓管帶式輸送機實際運行環境多塵土、溫度低且處于過載狀態，安裝情況不理想且物料內摩擦系數維持在較高水平時，相應圓管帶式輸送機的運行阻力系數保持在0.045～0.055 之間；（4）在向下傾斜輸送的發電工況下，如果圓管帶式輸送機實際運行環境良好，設計與制造安裝情況良好，則相應圓管帶式輸送機的運行阻力系數保持在0.02～0.025之間。

在進行圓管帶式輸送機的轉彎段設計時，應當結合轉彎形式以及輸送帶材質確定轉彎半徑。以織物芯輸送帶為例進行說明，若轉彎形式為水平曲線，則相應轉彎半徑應不低于300 d；若轉彎形式為S曲線，則相應轉彎半徑應不低于400 d；若轉彎形式為凹曲線，則相應轉彎半徑應不低于400 d；若轉彎形式為凸曲線，則相應轉彎半徑應不低于400 d；若轉彎形式為復合曲線，則相應轉彎半徑應不低于500 d。

3 圓管帶式輸送機的關鍵技術要點內容

3.1 自動化控制技術

為確保圓管帶式輸送機能夠長時間保持在安全、穩定、高效的運行狀態下，在當前的生產實踐中，普遍將自動化控制技術引入圓管帶式輸送機中，此時，PLC技術的應用普遍程度以及深入程度更高，基于PLC 技術搭建起圓管帶式輸送機的自動化控制系統極為必要。對圓管帶式輸送機的自動化控制系統而言，其主要承擔著維護圓管帶式輸送機運行的任務，實時提取、匯總圓管帶式輸送機的運行情況信息，自動完成故障問題檢測與判斷，同時在發生停電事故后迅速為圓管帶式輸送機提供保護，具體如下。

3.1.1 模擬顯示

將模擬盤結構設置在圓管帶式輸送機自動化控制系統的操作臺中，以此為支持實現對圓管帶式輸送機實際運行情況信息的直觀顯示。實踐中，在輸送帶沿著某一方向進行運輸的過程中，模擬盤上能夠以流光帶的形式顯現出相應行車方向，以此達到對輸送帶位置、轉向以及物料流動方向的模擬。此時，相關工作人員可以直接在操作臺上掌握輸送帶實際運行情況，并實現對運行方向、轉向、速度等指標的調整。

3.1.2 故障顯示

在圓管帶式輸送機運行期間發生故障問題后，自動化控制系統能夠完成對故障情況的自動分析，定位故障的發生位置、判斷故障發生類型，還能控制圓管帶式輸送機終止運行。同時，結合傳感器的投放，相應故障信息迅速傳遞至控制中心，保證相關工作人員及時掌握圓管帶式輸送機的故障信息。另外，在故障信息庫的支持下，自動化控制系統還可以在顯現故障信息的基礎上，為相關工作人員提供一定的故障處理意見指導，促使圓管帶式輸送機運行故障能夠在更短的時間內得到有效處理。

3.1.3 事故報警

圓管帶式輸送機運行故障發生后，如位置信號丟失、輸送帶控制回路故障等，自動化控制系統除了能夠及時顯現充足且真實的故障信息之外，還會同時發出事故報警提示，以此引導相關工作人員及時展開故障處理。此時，當相關工作人員按下報警按鈕，或是故障問題得以解決后，相應報警提示才能夠消除。

3.1.4 停電保護

在發生停電事故后，自動化控制系統驅動所有接點自動復位；來電后，自動化控制系統及圓管帶式輸送機不會自動轉入啟動狀態，需要相關工作人員確認各部分與結構均無誤后進行人工啟動，由此使得圓管帶式輸送機及其自動化控制系統正常運行；自動化控制系統可以對停電前夕的所有重要信息進行保存與備份，并在恢復來電后自動控制圓管帶式輸送機迅速復位，恢復原有運行狀態參與生產實踐。

3.2 自動糾偏技術

在圓管帶式輸送機實際運行的過程中，扭轉問題無法徹底消除，因此普遍允許圓管帶式輸送帶在使用期間存在一定的扭轉角度，為實現對這一扭轉角度的實時性管控，將自動糾偏技術引入圓管帶式輸送機運行中極為必要，此時，需要組建起自動糾偏系統。

對圓管帶式輸送機的自動糾偏系統而言，其主要將參照物設定為圓管帶式輸送機的結構架，結合位移傳感器完成對輸送帶搭接位置位移情況的實時性監測。此時，一旦在圓管帶式輸送機運行過程中，發現輸送帶搭接位置相對于參照物（結構架）存在順時針或逆時針扭轉±20°時，自動糾偏系統迅速轉入控制狀態，其中的位移檢測單元（即位移傳感器）迅速形成糾偏信號，并將其傳遞至信號處理單元；信號處理單元在接收到糾偏信號之后，在PLC技術的支持下，將相應信號傳遞至繼電器線圈，吸合繼電器，促使電動推桿轉入啟動狀態并直接帶動電動機旋轉[1]；依托電動機的正反轉操作，電動推桿完成基于伸縮的直線運動，驅動調整托輥繞其立軸轉動，以此形成一定的旋轉角度，最終達到糾偏的效果。這種自動糾偏系統一般在傳輸帶存在順時針或逆時針扭轉±20°時迅速完成自動化糾偏操作，在小于相應數值時并不轉入糾偏狀態。通常來說，在圓管帶式輸送機運行過程中生成的扭轉角度相對較小時，受到輸送帶上傳輸物料重心的影響，相應扭轉能夠逐步恢復，所以并不需要在這樣的條件下實施糾偏處理。

需要注意的是，在搭建圓管帶式輸送機自動糾偏系統的過程中，要求著重維護糾偏操作的穩定性水平，避免發生過度糾偏的問題現象，所以在編制PLC 程序的過程中，可以投入間歇式微調法，依托程序控制保證調整托輥結構運行的精準程度以及可靠性程度[2]。另外，還應當針對輸送帶搭接位置相對于參照物存在順時針或逆時針扭轉±30°的情況設定報警程序，依托過偏保護傳感器的投放，促使在輸送帶發生±30°扭轉（相對于圓管帶式輸送機結構架）時自動發出報警信息，提示相關工作人員落實及時處理。

3.3 托輥組及輔助設備設計與布置技術

現階段，六邊形結構為圓管帶式輸送機托輥的常見結構形式，布置方式一般可以劃分為單側布置與雙側布置這兩種。其中，對于單側布置而言，主要在同一邊設置6 個托輥，并將相鄰托輥之間的距離穩定在4～8 mm的范圍內。若是相鄰托輥之間的間距較大，則會促使輸送帶邊緣卡入縫隙這一問題的發生概率大幅度增高，不利于圓管帶式輸送機的長時間平穩運行。對于雙側布置而言，主要將6個托輥平均劃分為兩組，并分別將這兩組托輥設置在托輥板兩側位置，以此實現對托輥長度的增大，避免相鄰托輥之間發生交疊的問題，從而體現出對夾帶事故的有效規避[3]。為避免托輥上產生更大的能量損失，可以選用鏡像式的托輥設計方式，預防托輥組之間的輸送段產生斜向扭曲力。

出于對物料下落沖擊力應對的考量，需要控制圓管帶式輸送機受料口周邊布設的相鄰緩沖托輥之間的間距降低，普遍維持在300～500 mm的范圍內即可。如果投放物料的實際流動性能較差，那么為避免物料在加料位置上發生大量堆積，則需要提前對加料位置完成2°～4°的傾斜處理[4]。同時，在進行托輥結構的安裝處理時，要求將依照蜂巢或是六邊形的形式，在托輥板彎曲邊緣位置均勻焊接托輥；所有托輥板均要獨立設置于支架或是混凝土地基的引腳位置，以此保證托輥板的性能在圓管帶式輸送機實際運行中能夠得到最大程度發揮。

3.4 傳輸帶及傳輸結構設計與布置技術

3.4.1 傳輸帶結構設計與布置技術

對圓管帶式輸送機而言，其在實際運行過程中需要多次完成關閉與張開動作，以此在傳輸帶設計方面所面對著的技術要求維持在更高水平。一般而言，在進行圓管帶式輸送機的傳輸帶結構設計與布置操作中，需要著重把握以下幾方面要求的落實：第一，確保傳輸帶具備更高的柔韌性，要求圓管帶式輸送機在小半徑曲線段彎曲工況條件下也能夠長時間保持正常運行狀態，不會頻繁發生故障問題；第二，確保傳輸帶具備更為理想的成槽性，要求圓管帶式輸送機在實際運行過程中可以實現長時間、高穩定性運行；第三，確保傳輸帶具備更加理想的封閉性，提升柔性邊緣搭接質量，盡可能降低圓管帶式輸送機運行過程中發生環境污染問題的概率[5]；第四，確保傳輸帶在任意運行狀態下（閉合或是張開），均具備穩定性水平更高的動態連續負載，促使圓管帶式輸送機的實際使用年限得到進一步延長。與傳統槽形運輸機所不同的是，圓管帶式輸送機在運行過程中存在交疊摩擦的現象，所以在確定圓管帶式輸送機載荷的過程中，必須要考量傳輸機對托輥受力所產生的影響，且不能夠忽略摩擦力。出于對降低圓管帶式輸送機運行中摩擦力影響程度的考量，可以將潤滑劑投放至交疊位置，同時促使托輥所承受的法向力、縱向力均減少至原本的1/2[6]。

3.4.2 傳輸結構設計與布置技術

切實圍繞結構簡單、操作簡便、運行可靠、成本較低的原則實施圓管帶式輸送機傳輸結構的設計與布設。其中，在展開檢修棧道的設置操作中，要求確保相應棧道寬度能夠支持檢修人員順利通過，且整體顯現出的強度水平維持在更高狀態。基于此，在選取托輥材質的過程中，應當盡可能選取電鍍且重量更輕的托輥，并結合表面噴漆操作的實施，確保托輥的使用年限得到進一步增加；應當選用容易進行更換操作且維修簡便的托輥架，并在實際安裝過程中保證安裝精度始終保持在較高水平，從而達到避免圓管帶式輸送機運行期間管帶扭轉問題發生的效果；選擇結構架材料時，可以選用容易安裝且重量較輕的角鋼，并引入外角方向彎曲的模式，減小應力并保證結構架的可靠性。同時，在落實圓管帶式輸送機傳輸結構的設計時，還要納入對傳輸物質特性的考量，若是傳輸物質具有腐蝕性，或是傳輸物質為鹽時，則應當投放不銹鋼托輥板，避免傳輸物質對圓管帶式輸送機的傳輸結構產生腐蝕，從而確保圓管帶式輸送機可以長時間安全、穩定運行[7]。

3.4.3 傳輸結構的技術參數設計

圓管帯式輸送機是由呈六邊形布置的托輾把膠帶裹成邊緣互相搭接成圓管狀來輸送物料的一種帶式輸送機，具有環保、輸送線可沿空間曲線靈活布置、輸送傾角大、復雜地形條件下單機運輸距離長、可雙向輸送物料、無跑偏現象等特點，是清潔產品的最佳選擇。在管徑發生變化的條件下，圓管帶式輸送機傳輸結構的帶速、輸送量等技術參數均需要同時落實更新調整，以此確保圓管帶式輸送機的傳輸性能始終維持在最優水平。通常情況下，圓管帶式輸送機技術參數設定如下。

在管徑（D）為150 mm時，段面積為0.017 67 m2，帶速為2 m/s，輸送量為127.3 m3/h，最大料塊為100 mm，水平及垂直半徑為20D；在管徑（D）為200 mm時，段面積為0.031 41 m2，帶速為2.16 m/s，輸送量為244.2 m3/h，最大料塊為150 mm，水平及垂直半徑為22D；在管徑（D）為250 mm時，段面積為0.049 08 m2，帶速為2.33 m/s，輸送量為411.6 m3/h，最大料塊為200 mm，水平及垂直半徑為23D；管徑（D）為300 mm時，段面積為0.070 68 m2，帶速為2.5 m/s，輸送量為616.1 m3/h，最大料塊為20 mm，水平及垂直半徑為24D；管徑（D）為350 mm時，段面積為0.096 21 m2，帶速為3 m/s，輸送量為1 039 m3/h，最大料塊為300 mm，水平及垂直半徑為25D；管徑（D）為400 mm時，段面積為0.125 66 m2，帶速為3.33 m/s，輸送量為1 560.4 m3/h，最大料塊為350 mm，水平及垂直半徑為20D；管徑（D）為450 mm時，段面積為0.159 04 m2，帶速為3.75 m/s，輸送量為2 147 m3/h，最大料塊為400 mm，水平及垂直半徑為25D；管徑（D）為500 mm時，段面積為0.196 35 m2，帶速為4 m/s，輸送量為2 827.4 m3/h，最大料塊為450 mm，水平及垂直半徑為25D；管徑（D）為550 mm時，段面積為0.237 58 m2，帶速為4.16 m/s，輸送量為3 557.4 m3/h，最大料塊為500 mm，水平及垂直半徑為26D；管徑（D）為600 mm時，段面積為0.282 74 m2，帶速為4.16 m/s，輸送量為4 234.3 m3/h，最大料塊為550 mm，水平及垂直半徑為26D；管徑（D）為650 mm時，段面積為0.331 83 m2，帶速為4.58 m/s，輸送量為5 471.2 m3/h，最大料塊為600 mm，水平及垂直半徑為26D；管徑（D）為700 mm時，段面積為0.384 84 m2，帶速為4.58 m/s，輸送量為6 345.2 m3/h，最大料塊為650 mm，水平及垂直半徑為26D；管徑（D）為750 mm時，段面積為0.441 78 m2，帶速為5 m/s，輸送量為7 952 m3/h，最大料塊為700 mm，水平及垂直半徑為26D。

4 結語

綜上所述，圓管帶式輸送機在當前多領域工業生產中得到廣泛應用，其性能保障與優化由此受到更多關注。實踐中，在切實把握圓管帶式輸送機設計要點內容的基礎上，依托PLC技術、配套傳感器等軟硬件設施的引入，促使圓管帶式輸送機的運行管控以及糾偏操作實現自動化完成，結合托輥組及輔助設備設計與布置技術的把控與實施，提升了圓管帶式輸送機的性能水平以及運行穩定性。