皮带机系统运行问题及优化技改

张 伟

（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司型钢炼铁厂，山东济南 271104）

0 引 言

皮带输送机（皮带机）作为重要的散装物料等的运输设备，因输送量大、效率高、结构简单、维护工作量小等优点，广泛应用于各行各业。皮带机输送复合肥、尿素等颗粒较大的物料时，优势非常明显，但当输送含水量较大、粘度较高的散装物料时，散装物料经过下料口进入下一条皮带，会有部分散装物料尘和散装物料泥残留附着在皮带工作面上、粘附在皮带机头漏斗壁或迎料板上，需定期停机进行人工清理，费时费力且存在较大的安全隐患；洒落物料进入滚筒、托辊和皮带调偏支架回转轴承，会加快设备损坏；滚筒或托辊表面粘附物料会磨损输送带面胶，加速输送带的损毁，还易使调偏支架失去作用而造成皮带跑偏等异常运行情况出现。

生产过程中，皮带机为调节皮带跑偏会使用较多的上下调偏支架和托辊，调偏支架使用一段时间后会因物料堵塞或腐蚀、锈蚀等而致无法调偏，须将调偏支架拆下来进行清洗润滑，而较长时间不清洗润滑或锈蚀严重时就需更换新件，造成人员维护强度大及大量的备件浪费。

1 皮带机运行现状分析及存在的问题

1.1 皮带机清扫器运行现状及存在的问题

目前，国内皮带机清扫器主要包括刮板式清扫器、旋转式清扫器、振动式清扫器、滚刷式清扫器和喷水式清扫器；其中，冶金、化工行业散装物料皮带输送系统过去主要采用刮板式清扫器，经过多年的升级改造，目前冶金、化工行业普遍使用的是可调式刮板清扫器［1］。可调式刮板清扫器的主要部件——刮刀由聚氨酯硬塑料或合金制作而成，其硬度远高于输送皮带胶面，安装方式为逆皮带运行方向，其清扫效果较原来的有所提升，对粘附在皮带表面的粒状或块状物料清扫效果较好，但对含水量较高的散装物料泥等的清扫效果不理想。为提高清扫效果需对刮刀进行紧固，但又带来了新问题——对皮带工作面损伤较大，严重时对皮带接头有刮蹭损伤，极易造成皮带断裂事故发生，影响皮带的使用寿命及系统的安全稳定运行。

可调式刮板清扫器的刮刀由若干个小刀片组成，原设计考虑可根据磨损程度局部拆卸更换，但刀片均由螺丝固定，一经安装使用，散装物料泥等潮湿物料粘附在螺栓上，螺栓极易锈蚀而很难拆除下来，造成整个皮带机清扫器损坏。此外，因清扫器的刮刀片磨损程度不一，单独更换几片小刮刀无法使用，每次需要全部更换，材料备件费用较高。其他如常用的滚刷式清扫器对干燥物料清扫效果较理想，但不适用于含水量较高的散装物料等。

1.2 皮带机调偏机构运行现状及存在的问题

目前，生产中皮带跑偏的调整主要依靠上下调偏支架［2］，调偏支架的结构形式较多，大部分采用中部有一套旋转轴的装置，有的两端带有强力调偏竖辊，当皮带跑偏时自动调整，有的需要人工调整（调整调偏支架的角度）。一般新装的调偏支架均比较好用，但随着使用时间的延长，尤其是输送物料水分较高时，皮带上粘附的含水散装物料慢慢浸入或埋住旋转轴，使调偏机构内部润滑油变质，久而久之会造成旋转轴锈死，无法再起到调偏的作用。此种情况下，常规做法往往是将调偏支架拆下来，清理粘附物料和变质润滑油，重新加油润滑后再安装到位，费时费力，如果较长时间不清洗和润滑就需更换新的调偏支架，导致员工维护工作强度大并造成大量的备件浪费。

2 皮带机运行优化技术方案

2.1 新型皮带清扫器技术方案

为克服上述清扫装置（可调式刮板清扫器）的不足，莱芜钢铁集团银山型钢有限公司（简称银山公司）借鉴安全帽系带扣原理设计了无螺栓固定式皮带清扫装置，借鉴杠杆省力原理构件连接采用杠杆压板式，具体技术方案如下。

无螺栓固定皮带清扫装置主要由托盘、角钢压板、压杆及皮带刮刀配合制作而成（如图1），其结构简单、构思巧妙，在不使用螺栓固定的前提下能够将与皮带机皮带同材质的皮带刮刀固定安装在托盘上，制成清扫装置：刮刀无需螺栓固定，采用压扣的方式固定，消除了拆卸螺栓的麻烦，便于刮刀随时更换；采用与皮带同材质材料制作刮刀，刮刀处在压板中部位置，皮带刮刀两侧均可以使用，一侧磨损到一定程度后，另一侧反过来安装亦可使用，或者也可将压板松开，将皮带刮刀向某一个方向伸长即可继续使用，主要安装在滚筒后回程皮带处，清扫散装物料粘料及粘附在皮带表面上的物料。无螺栓固定皮带清扫装置两头焊接有中部带孔可调节的连杆（或称固定杆），以便清扫器安装固定在机头皮带机支架上部，并且在支架上部可上下调整与回程皮带的接触程度。按照上述要求制作好后，安装时只需将提前按照规定尺寸切割皮带刮刀穿插于角钢压板与支撑托盘之间的缝隙处并保持居中位置，然后用撬杠穿插于压把套管中按照逆时针方向向上翘起近60°，保持带螺纹钢一侧的角钢压板与皮带刮刀垂直，并挤压紧固即安装完成，然后将其皮带支架上部安装的调节杆穿插于带孔可调节固定杆中，调整好皮带刮刀与皮带机回程皮带运行方向一致，且将紧密接触的45°位置固定牢固即可。

图1 无螺栓固定皮带清扫装置结构示意图

无螺栓固定皮带清扫装置制作成本及材料费用低；安装时无需螺栓固定，刮刀拆卸更换方便，消除了原来清扫器更换刮刀过程的不安全因素，省时省力又安全；使用与皮带同材质的皮带刮刀，消除了对皮带的损伤，延长了皮带的使用寿命，清扫效果明显改善，对粘附在皮带表面的湿粘物料的清理效果尤为突出，皮带下部带回物料量大大减少，清扫劳动强度显著降低；皮带机运行可靠性明显提升，设备故障率和维护成本明显降低。简言之，无螺栓固定皮带清扫装置能有效解决原皮带刮刀对皮带接头刮蹭的难题，确保皮带清扫器对回程皮带表面散装物料泥及粘附物清扫效果最佳，皮带运行稳定，清扫器安装方式灵活，从而保证清扫效果始终处于最佳状态。

2.2 固定支架改型实现调偏功能技术方案

鉴于调偏支架损坏主要在于中间旋转机构出问题，创新思路，考虑将调偏支架中间旋转机构转移至支架的两端，消除物料对调偏支架中间旋转部位的影响，保证调偏功能长久有效。本着这样的理念，考虑对固定支架两端固定方式进行适当调整。

改型固定支架（新型调偏支架）三视图如图2。固定支架依靠两端4个螺栓同皮带支架进行紧固，在皮带机的安装初期，需通过多组固定支架利用螺栓孔间隙轻微调整来纠正皮带支架安装带来的皮带跑偏问题。银山公司在固定支架两端支腿下部增加1块长20cm、宽10cm、厚度6mm带圆弧形开口的加强板，使弧形开口的中心圆弧线的直径为两侧固定支架上螺栓孔的间距，并在固定板下部避开圆弧开口位置焊接长20cm、直径10mm的钢筋。安装时将两根螺杆通过两侧皮带之间预留的螺栓孔穿过并焊接牢固，将改造后的固定支架预留圆弧开口穿过焊接固定的螺杆顶部平放在支架上，上部用大垫圈和螺帽固紧。当皮带跑偏需要调整时，只需将固定螺帽适当松开，用手锤轻轻震动即可实现，实现利用固定支架调整皮带跑偏的目的。因固定支架上焊接了加强板和钢筋，整体高度比原有的固定支架略高，前后调整时的调整效果比较明显，且改造后实现调偏功能的固定支架费用较低，与原固定支架费用几乎一样。

图2 改型固定支架三视图

3 应用效果及效益分析

（1）银山公司前期使用的新型可调式聚氨酯清扫器整套进货价格在2600～2800元，聚氨酯刮刀价格在2000～2200元；而自制的新型无螺栓固定式皮带清扫装置材料与制造费用总计在500～600元，自制刮刀费用约300元，即每安装1台自制新型清扫器节省备件费用约2200元，单独更换刮刀节省备件费用约1700元。新型无螺栓固定式皮带清扫装置投用后，很好地解决了皮带清扫作业难度大且容易堵料等制约皮带机安全平稳运行的顽疾，现场操作人员的劳动强度明显降低；输送散装物料皮带机系统设备故障率明显降低，设备管理、日常维修工作量明显减少，故障处理过程中人员的作业风险降低，维修费用及材料备件费用显著降低，因皮带接头被清扫器损伤造成的皮带较大故障次数也较以前减少一半以上；同时，新型清扫器对皮带粘附物料的清理效果非常明显，尤其是对原来各种清扫器难以清理的散装物料泥的清理效果非常好，皮带下部的散装物料泥1周也不超过15cm，员工的清扫频次减少2／3以上。

（2）固定支架改造后作为调偏支架使用，改造费用不超过100元，固定支架每组费用约400元，而原调偏支架每组费用在1600～2000元，则每安装1组改造后的固定支架（调偏支架）可降低费用约1200元。目前银山公司已完成2条皮带的整改工作，改造后不再出现高水分物料影响支架调偏的问题，调偏效果较好。

（3）上述两项技改完成后，皮带机系统运输效率显著提升，输送量由原来的480t／h提高至600t／h以上，而在同样输送量下每天可节省设备运行时间约3.44h，皮带机系统电机功率4920kW，电价按0.75元／（kW·h）计，每年可节约电费约4920×3.44×365×0.75÷10000＝463.3万元，动力消耗等运行费用大幅降低。

4 结束语

银山公司通过对输送散装物料皮带机系统附属设施——皮带机清扫器进行适应性改造，即设计应用无螺栓固定式清扫器和对固定支架技改以实现调偏功能（新型调偏支架），彻底解决了清扫器刮料板更换调整困难、清扫效果差、员工劳动强度大的问题，可降低皮带跑偏调整频次，减轻皮带支架、滚筒和皮带磨损或异常故障损伤，缓解对皮带接头的损坏，降低皮带机检修维护费用和设备故障处理过程中人员及设备的安全风险。实践表明，本优化技改能够满足现场生产所需，取得了显著的效果，为银山公司生产任务的完成奠定了基础。