DG200管狀帶式輸送機的優化與改造

〔摘 要〕介紹紫金銅業熔煉廠管狀帶式輸送機的使用情況，分析目前存在現狀，通過對管狀帶式輸送機操作方式優化、機械結構改進（包括頭部驅動裝置調整、頭部驅動滾筒改造、中間段成管及展開段托輥重新選型、尾部受料裝置改造等），降低設備維護成本，解決導致管狀帶式輸送機停機的問題，提高設備穩定性。

〔關鍵詞〕管狀帶式輸送機；爆管；打滑；成管；跑偏預警

中圖分類號：TF351? ? 文獻標志碼：B? ? ?文章編號：1004-4345（2024）01-0030-0４

Optimization and Renovation of DG200 Tubular Belt Conveyor

WEN Caiyi1， 2

（1. Zijin Copper Co.， Ltd， Longyan， Fujian 364204， China; 2. Fujian Key Laboratory for Green Production of Copper and Comprehensive Utilization of Associated Resources， Longyan， Fujian 364204， China）

Abstract? This paper introduces the use of tubular belt conveyor in Zijin Copper Smelter and analyzes the historical and existing issues. By optimizing the operation mode and improving the mechanical structure of tubular belt conveyor （The improvements include： adjustment of the head drive device， modification of the head drive drum， re-selection of the intermediate section tube forming and unfolding section roller， and modification of the tail material receiving device）， it can reduce the maintenance cost of equipment， solve the problems that caused the shutdown of tubular belt conveyor and improve the stability of equipment.

Keywords? ?tubular belt conveyor; tube burst; slipping; tube forming; deviation warning

1? ?DG200管狀帶式輸送機現狀

管狀帶式輸送機（簡稱“管帶機”）是日本JPC公司設計發明的一種兼有管道輸送和帶式輸送的新型輸送機新型運輸設備。在該設備運輸過程中，物料處于自動封閉狀態，環保效果好；輸送線可沿空間曲線布置，省去了中轉站環節，投資費用少；提升角度大，具有更強的爬坡能力，能更好地適應復雜惡劣的地形條件。

紫金銅業熔煉廠銅精礦輸送采用的是專用DG200管狀帶式輸送機。該設備是四川省某公司在引進日本技術的基礎上自行設計開發的產品，機體長870.8 m，管徑為200 mm，最大設計輸送能力為270 t/h，正常為250 t/h，最小為220 t/h，輸送體積為120～180 m3/h，最大帶速為2.25 m/s。整套設備由頭部變頻驅動裝置、鋼絲繩芯帶、重錘配重拉緊裝置、中間成管段、展開段托輥、桁架、滾筒、7 536組正六邊窗式托輥組、壓帶裝置托輥、尾部受料裝置、電氣控制系統等部分構成[1]，如圖1所示。

管狀帶式輸送機的穩定性和工藝合理性直接影響熔煉廠配料干燥系統的作業率，如故障長時間無法解決，將導致閃速爐停爐，影響公司生產。在紫金銅業這臺ＤＧ２００管狀帶式輸送機投入使用10余年的過程中，該頭部驅動裝置、中間成管段、展開段等部位出現的問題見圖2。具體問題如表1。

2? ?具體問題分析及改造優化

針對表1中所列問題，紫金銅業有限公司對管狀帶式輸送機部分結構進行了改造和優化，上述問題均在實踐中得到了解決持續。目前，紫金銅業有限公司管狀帶式輸送機上料系統設備穩定運轉率達100%，年度非正常停機次數逐年降低，已趨于零，為生產系統的高負荷運轉提供了有力保障。

2.1? 頭部驅動裝置調整

該設備頭部驅動裝置由220 kW變頻電機、額定熱功率238 kW齒輪減速機、梅花形彈性聯軸器、齒式柱銷聯軸器、傳動滾筒、頭部支架等組成。該部分裝置主要存在梅花彈性聯軸器彈性塊易碎，半聯軸器受撞擊易損壞，齒式柱銷聯軸器異響、柱銷受非正常擠壓力、剪切力影響頻繁斷裂等問題。

經測量發現，減速機輸入端與電機輸出端同軸度不好，徑向極限偏差達到了0.8 mm，角度極限偏差達到了1/1 000，減速機輸出端與傳動滾筒端同軸度徑向極限偏差達到了0.6 mm，角度極限偏差達到了0.5/1 000，兩處同軸度誤差值均超出標準范圍。6個電機底座螺栓孔眼出現輕微錯位，電機無法完全按要求進行調整，頭輪支架安裝偏斜，造成傳動滾筒軸與減速機輸出軸同軸度出現偏差，無法符合標準。

為此，結合現場實際，技術人員通過采用擴孔方式將6個電機底座螺栓孔眼各擴大了5.5 mm，加大了電機左右調整余量，達到孔位消除的目的。同時，通過增墊方式調整頭輪支架，在保證傳動滾筒與整體支架平行后，以滾筒面水平為基準，按減速機輸出端聯軸器至電機輸出端聯軸器的順序對兩個連接軸進行逐步打表調整，最終調整完成后兩處同軸度數據見表2。

應該注意的是，彈性柱銷齒式聯軸器柱銷孔加工時孔眼均分存在誤差，安裝時必須找到聯軸器上對應的數字鋼印標記，且標記方向必須一致，才能保證尼龍柱銷正確安裝。

2.2? 頭部驅動滾筒改造

頭部驅動滾筒最初配置為光面襯膠鋼制滾筒，在遇雷雨天氣時，經常因輸送帶遇水打滑，速度檢測開關檢測到膠帶無線速度問題導致設備斷帶連鎖停機。打滑時，傳動滾筒膠面與輸送帶相對滑動，加劇了滾筒膠面與輸送帶磨損[3]。

該輸送機設計傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數m=0.35，傳動滾筒的圍包角為220°。原傳動滾筒包為膠采用的是普通橡膠。該類材質在普通平皮帶、槽型皮帶機上應用廣泛，而紫金銅業這臺DG200管狀帶式輸送機剛性大，提升高度大（50.71 m），使用的是鋼絲繩芯輸送帶，普通橡膠材質的包膠存在易磨損、易老化問題，無法滿足實際使用要求[2]。

為消除打滑現象，須對摩擦系數、圍包角兩個關鍵數據進行重新核算設計。傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數主要由滾筒膠面決定，經過調研交流，最終確認選型使用鑲嵌陶瓷片（尺寸為20 mm×20 mm×5 mm）和膠板（厚度為16 mm）的陶瓷包膠滾筒。此類滾筒與輸送帶的摩擦系數高，陶瓷膠板表面通過將獨立的小塊陶瓷片鑄進特殊橡膠板中，每個陶瓷片都有凸起的點狀特征，在管狀帶式輸送機輸送帶壓力下，幾千個陶瓷片凸點能夠產生足夠大的摩擦牽引力，防止皮帶打滑，保護輸送帶，延長滾筒的使用壽命。改造至今未再出現打滑現象。陶瓷膠面與普通橡膠面的摩擦系數及相同工況下的使用壽命見表1。

3.3? 中間段成管展開段托輥重新選型

成管及展開裝置為整個管狀帶式輸送機的關鍵構件。成管裝置包含成管壓帶裝置托輥組、窗式托輥組、過渡托輥組、變槽角托輥組等，展開裝置包含展開壓帶裝置托輥、過渡托輥組、變槽角托輥組等。成管時由過渡托輥組以及變槽角托輥組對輸送帶槽角進行逐步過渡，此時槽角為10°～60°，通過成管壓帶裝置托輥導向與窗式托輥組共同作用形成圓管。展開時，由變槽角托輥組以及過渡托輥組逐步進行過渡，此時槽角為60°～10°，通過展開壓帶裝置托輥對輸送帶進行展開。該部分裝置過渡托輥組、變槽角托輥組存在使用壽命低，經常出現中部斷裂問題，而斷裂托輥斷口被膠帶磨得異常鋒利易劃傷皮帶。

經過分析發現，所有過渡托輥組、變槽角托輥組托輥均使用89 mm × 2.5 mm Q235無縫鋼管制造而成，輸送的物料具有一定的腐蝕性，托輥組安裝時與輸送帶的接觸為局部接觸，接觸面小，托輥局部受力。當輸送帶給托輥壓力不變的情況下，托輥與輸送帶接觸面越大，托輥單位面積受到壓力越小。

通過現場勘查分析，最終確認采用聚氨酯托輥來替代原設計使用的光面鋼制托輥。聚氨酯托輥具備良好的耐磨性能及耐腐蝕性能，且磨損斷裂后不會形成鋒利刃邊，不會對輸送帶造成損傷。調整過渡托輥組、變槽角托輥組托輥與輸送帶的接觸，每個托輥接觸輸送帶不低于托輥長度的60%，在尾部展開段第一組反V托輥組前新增一組反V托輥組，均分輸送帶壓力。托輥使用壽命改造前后對比見表4。托輥與輸送帶接觸面改造前后對比見圖３。

3.4? 輸送帶跑偏、打卷、爆管問題措施

2016年5月9日晚，管狀帶式輸送機從尾部至消防站后面第2個架子都處于扭管狀態。經過26 h的搶修，管狀帶式輸送機恢復正常運行。此類故障嚴重影響管狀帶式輸送機的正常運行。

經分析發現，扭管原因由回程段輸送帶成管時搭接處錯邊，輸送帶橫向張力及成管形狀發生變化，與調整好的窗式托輥組間摩擦力改變，引起輸送帶跑偏。導致成管搭邊錯誤原因主要有：成管壓帶托輥損壞、壓帶托輥安裝位置錯誤、輸送帶成管時異常受力。

3.5? 尾部受料裝置改造

尾部主要由尾輪滾筒、緩沖托輥組、導料槽、物料限位裝置、回程清掃器等組成。尾部輸送帶受料量大小直接關系到管狀帶式輸送機的輸送效率，影響輸送帶成管，受料量連續超過可接受范圍時，輸送帶將爆管、物料外溢、電機過載設備停機[5]。原則上，管狀帶式輸送機物料填充率不得超過管徑的67.19%。尾部受料裝置改造優化內容及效果見表6。

4? ?結語

本文主要總結紫金銅業管狀帶式輸送機在歷經10余年使用過程中碰到各種問題的解決辦法及優化設計。根據實際使用情況，改進優化重要部位結構，采用新材料、新技術，在保持設備穩定性方面取得了較好成績，其中設備完好率達到99%以上，設備運轉率99%以上，檢修成本降低50萬元/d以上。目前，該廠管狀帶式輸送機還重錘張緊裝置處存在異常跑偏情況。在后期的工作中將持續對該問題進行研究，提出可行的解決方案。

參考文獻

[1]? ?張振文.帶式輸送機工程設計與應用[M]. 北京：冶金工業出版社，2015.

[2]? ?孟文俊.圓管帶式輸送機的設計與選型[J].硫磷設計與粉體工程，2009（6）：3-11.

[3]? ?邊美柱，孫文婷，李濤.管狀帶式輸送機常見故障分析及對策[J]. 包鋼科技，2022，48（4）：78-81.

[4]? ?馬建新，陳兵.帶式輸送機偏移與扭轉改進方案[J].港口裝卸，2022（3）：35-36.

[5]? ?胡海君.圓管帶式輸送機管狀輸送帶扭轉分析[J]. 機械工程與自動化，2021（2）：133-134.

收稿日期：2023-05-31

作者簡介：溫才益（1990—），男，主要從事銅冶煉設備管理。