移动皮带机在港口的应用研究

林峘

摘 要：皮带机是一种快速、高效的连续输送装卸设备，由于其机动性良好，常配合卸船机、装车楼等设施用于港口的货物装卸与转移，移动皮带机的使用可以大幅度地提高工作效率、节约生产维护成本，提高港口效益。但在移动皮带机的设计和运行过程中需要结合港口作业环境和配套设施的具体情况，并不断进行优化调整，从而提高移动皮带机的使用性能和管理效率。本文以国投湄洲湾港口的移动皮带机项目为例，就移动皮带机的作用、设计方案以及使用过程中要注意的问题作简要的分析。

关键词：移动皮带机;港口管理;皮带运输

一、引言

港口是位于海，江，河，湖，水库沿岸，具有水陆联运设备以及条件供船舶安全进出和停泊的运输枢纽，是水陆交通的集结点和枢纽，其中港口每天能够装卸转送的货物量是衡量一个港口运营能力的重要指标之一。不同港口的主要业务内容有所不同，有些港口主要负责商品、货物等集装箱的中转运输，还有些港口主要负责煤炭、矿石等生产原料的转运，其作业方式会比较粗犷，而移动皮带机就是一种简单高效灵活的物料传输装置，非常适用于煤炭、金属矿石等物料的短距离传输。目前已经有很多关于移动皮带机结构设计、综合管理、传输系统节能技术方面的研究，如武汉理工大学的李丹丹等人针对港口皮带机传输系统出现的“大马拉小车”现象，对皮带机流量自动控制技术、皮带机降电压技术和减电机运行等节能技术进行研究，从理论上分析了“一台电机持续运行，一台电机辅助运行”的减电机节能运行的节能效果。安阳钢铁股份有限公司炼钢厂的高岩松等人总结了皮带运输机常见的故障以及处理对策，针对皮带机常见的皮带跑偏、撒料严重、减速机的断轴、皮带的使用寿命不长、噪音异常等问题，结合自身的知识和经验做了详尽的分析与讨论。然而值得注意的是，不同港口的场地规模、配套设施、货物的主要来源和种类都各不相同，在设计引用移动皮带机时，一定要根据自身的条件与环境，还有项目预算等多方面因素综合考虑。在此，笔者以湄洲湾港口移动皮带机的应用为例，从皮带机的结构设计、运用管理、实际效益等方面进行讨论分析。

首先，在实际生产作业中，移动皮带机都是配合卸船机、装船机、堆料机等多种设备联合使用的，国投湄洲湾港口一期工程堆场配备有4台效率为1800 t/h的卸船机、3台3600 t/h的堆料机、2台3600 t/h的取料机，1台3600 t/h的装船机、1台3600 t/h的装车楼、4个堆场。港口煤炭的主要疏港方式包括汽运、铁路装车、直供电厂、装船等。综合考虑投资成本及市场不确定性因素，一期缓建了两条取料线和两个堆场。

然而在运营后，由于市场波动较大，高峰期堆生产资料紧张的情况非常明显，主要表现如下：一是缓建的两个堆场无取料机，如果货主单位要求装火车或装船疏港，需要汽运短倒到内场，用推土机推高。这种方式能耗高、效率低，并且由于人员车辆密集，安全性差。二是堆场只有两条取料线，在设备故障或维修期间，就没有应急给料设备，供煤安全性尤其是直供电场的供煤安全性很低。三是部分货主有配煤需求，目前公司只有两台取料机，无法开展配煤业务。因此根据港口的综合需求，需要设计出一台多用途的移动皮带机，与现有工艺设备对接配合，实现盘活堆场生产资源的目标。并且要求该移动皮带机可移动、转向，实现灵活的移动转场;可俯仰、可调整料流速大小和料流方向，实现与堆料机、取料机的良好对接，适应取料皮带正反转;可适应公司山推，小松两种装载机机型，高效运输。

二、移动皮带机的设计

为了使移动皮带机达到预期目标，就要针对三个问题进行特殊设计：1）与地面皮带机偶合问题;2）移动皮带机移场移垛问题;3）移动皮带机电源问题。

1.移动皮带机的综合效率设计

如上文所述，移动皮带机应该能够配合港口的其他设备使用，并且其工作效率要满足港口的需求。移動皮带机主要依靠装载机装煤、运输、喂料，因此设计时需要考虑4台5 m3装载机同时上料的情况，现有装载机的工作效率为1斗/min，煤炭密度为0.85 t/m³，移动皮带机的理论综合效率应该为：4×5×0.85×1×60=1020 t/h，所以，移动皮带机的综合效率要达到1000 t/h，在设计时要满足这一硬性要求。

2.移动皮带机的整体结构尺寸设计

投入使用的移动皮带机应该能够适用于整个工程堆场的使用，其体型不能过大，要灵活调配给不同的作业任务;体型也不能过小，要保证高效的传输与转运。

综合以上因素，移动皮带机设计总图如图2.1A（实物图2.1B）所示，该移动皮带机能够沿着堆场堆料线和取料线的坝基，在任意位置给对应的坝基上堆料线和取料线皮带机在线喂料。其中，堆料机坝基的尺寸与取料机坝基尺寸有所不同。值得一提的是，总图设计时还要充分考虑堆场不均匀沉降、地面高低不平造成的相对高度误差带来的影响。

此外，移动皮带机的头部漏斗下端设计了导流圆弧溜筒（如图2.2A所示），导流圆弧溜筒与漏斗间通过圆形法兰盘连接，可在360度范围内旋转固定，使得落料口能够对准地面皮带机的中心线，保证不论是在任何位置给任一移动皮带机上料，地面皮带的落料点达到不偏移，物料不撒漏，避免因物料的洒落造成资源的浪费以及环境的污染。

针对装载机上料的瞬时料流巨大并且不连续问题，移动皮带机设计了可调料流控制板（如图2.2B所示）在出料口安装了可上下移动的钢铁，在刚开始放料时可以缩小放料窗口，然后再增大，从而保证了漏斗出料口的煤流连续可控，避免了潜在的安全和环境风险。

3.移动皮带机的牵引设计

考虑到移动皮带机整体设计的经济性，设计时选用了装载机牵引式。牵引机构包括牵引连杆、实心行走轮、万向轮、俯仰机构等部件。

（1）牵引连杆用于连接移动皮带机与装载机（如图2.3A所示），牵引连杆通过插销固定在装载机牵引点上，装载机拖动移动皮带机进行移位。牵引连杆分为长转向连杆和短支撑连杆两种。长转向连杆配合万向转可以实现比较小的转弯半径，但其支撑性较差，容易造成软地基路面容易下陷。相比较而言短连杆支撑性较好，可适用于软地基路面通行，但其转弯半径较大，两种连杆的配合使用可以应对现场堆场的大部分路面情况。

（2）移动皮带机的行走机构包含两个实心行走轮和一个万向轮（如图2.3B所示），用于带动皮带机的整体移动。其中万向轮用于增加移动皮带机转向能力，两个实心轮可以自由调节角度，从而实现灵活移动，此外在极限条件下可以通过调节主行走轮角度来减小转弯半径以通过特殊路段。

（3）图2.4A为移动皮带机的俯仰机构，整个俯仰机构由电液推杆驱动，可用于调整臂架高度，这样就调节皮带机的高度，使其能够顺利通过皮带机廊道，提高了皮带机的灵活性。

4、移动皮带机的电源设计

移动皮带机的机动性强，需要在堆场内任何位置进行作业，因此，移动皮带机可用电源为皮带线上均匀分布的动力检修箱。移动皮带机在满足综合效率的启动电流远超动力检修箱额定电流，为此移动皮带机驱动选用变频电机，这样既可以避免高启动电流，又能满足皮带机的软启动。此外还配套设计了手动电缆卷盘（如图2.4B所示），这样使动力电缆收放更方便，同时在移动时又可以避免电缆拖地，造成电缆磨损或者缠住其他地面物体。

三、移动皮带机的效益

移动皮带机使用后性能稳定、效果明显，为日常工作带来了极大便利，同时也为港口带来很多生产和经济效益。

1.生产效益

（1）作业效率高。过去汽运倒垛2台装载机配合6辆30 吨自卸车作业，每小时可完成2趟倒垛，实际综合效率为360 t/h;当4台装载机配合移动皮带机作业，实际综合效率可达800 t/h，远高于传统汽运倒垛效率。

（2）流程组织更高效。传统汽运倒垛所需车辆多、人员多，组织较困难;而移动皮带机通过装载机上料配合地面皮带机和堆料机进行倒垛，其中4台装载机分别从移动皮带机两侧分别上料互不影响，作业流程组织较为通畅。移动皮带机通过装载机牵引移垛进行倒垛作业，在装载机司机熟练牵引技巧后，在同一个堆场内移动皮带机移垛在0.5小时内即可完成，对倒垛作业影响不大。

（3）可实现倒垛堆高。汽运倒垛需要载装配合进行堆高，且堆高高度有限，这样就造成倒垛占用堆场面积较大，而移动皮带机倒垛通过堆料机堆料完成堆高，垛形可控，倒垛占用较小堆场面积，更有利于取料机取料。

（4）作业安全性更高。汽运倒垛车辆较多，人员容易疲劳，时有发生车辆碰撞等交通安全事故，存在较大安全隐患;而通过移动皮带机倒垛装载机、设备互不影响，安全性高。

（5）倒垛成本更低。综合采用移动皮带机前后的实际作业效率，核算出移动皮带机每吨倒垛作业成本比汽运低1.5元。

其次，移动皮带机的投用丰富了生产作业流程，具体作用如下：

（1）解决了堆场只有两条取料线，设备故障或维修时，无应急供料设备的弊端。尤其保障了供电厂作业流程的供煤安全性。

（2）解决了配煤问题，需要配煤的煤种通过汽运拉至移动皮带机旁，可装载机配合地面皮带机、堆料机进行配煤堆高。移动皮带机的投用解决堆场只有两台取料无法开展配煤业务的问题。

2.经济效益

（1）直接经济效益

移動皮带机于2017年11月17日安装调试完成投入重载运行，相比汽运倒垛，每吨成本降低1.5元，节约生产费用150万元，而移动皮带机的采购价格为42万元，从中获得的经济效益大大超过了投入成本。

（2）环境效益

采用移动皮带机直接节约了约100万吨专场汽运工作量和推土机推高工作量，按单程1.5km，单次运输30吨计算，保守估计，投入使用后15个月内可以累计节约柴油消耗45000升，相当于减少二氧化碳排放量120吨、二氧化硫0.15吨、氮氧化物2.37吨、烟尘0.057吨，环境效益明显。

（3）间接效益

利用移动皮带机倒垛可以消除汽运倒垛存在的交通安全隐患，在降低成本的同时又保障了倒垛作业安全。配合堆料机倒垛可以实现堆高，有利于提高取料机作业效率，减少了汽运倒垛需要装载机配合堆高的作业流程，在提高了整体作业效率同时提高了资源利用率。

结语

综上所述，移动皮带机的机动性好、运送效率高，非常适合港口码头的物料装卸与传输。在设计移动皮带机时要结合实际工作环境与工作需求，严格缜密设计皮带机整体尺寸、牵引设施、电源等结构参数，确保皮带机的传输效率满足实际需求，移动皮带机提高了倒垛的作业效率，在倒垛作业的同时就能完成堆高，提高了倒垛作业的安全性，并且能够灵活移动，尤其适用于倒垛、预配煤、在线配煤业务。移动皮带机的使用可以为港口带来显著的生产效益和经济效益，同时设备的故障低，维护成本低，是一项性价比很高的项目。

参考文献

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