带式输送机转运站料斗改造

2022-03-10李会川

港口装卸 2022年1期

李会川

河北港口集团港口机械有限公司

1 引言

带式输送机作为一种散状物料输送设备，具有输送能力大、操作简单、节能等优点，由于带式输送机系统的任何一个节点发生故障就会造成全线停机，因此在生产运行过程中对设备系统的可靠性有很高的要求。转运站料斗作为物料转运、分流的重要节点，对生产效率的影响很大。

某煤炭码头建有1条14 km的皮带长廊，现阶段有11 km投入生产运行。该段共有4个转运站，主要运输铁矿石，设计年通货能力1 500万t，皮带机额定流量为4 000 t/h。在前期的试运行过程中，发现各转运站的料斗经常出现堵料，严重影响生产的正常进行，料斗堵料成为亟需解决的问题。

2 堵料原因分析

产生堵料有物料特性和料斗结构2个方面的原因。若在料斗结构设计时未能充分考虑所运输物料的特性，在运输含水量较大的黏料时(尤其是含水高的粉状铁矿石、铝矾土等)就很容易发生堵料。本次改造重点对料斗的结构进行调整。

在试运行期间，通过对现场实际堵料位置和次数的统计以及料流方向的观察，发现运输黏料时堵料最为频繁的是MZ1和MZ3转运站料斗，这2个转运站的料斗示意图见图1。

经现场分析，其堵料的主要原因是料流方向与接触面角度较大，致使物料经过该位置折转时速度放缓形成部分积料。随着积料增多，该位置流入和流出的物料逐渐达到平衡，但这部分积料一直存在。由于该部位料斗横截面积较小，当有大料头经过时，极易发生堵料现象。

为了确定物料流向与接触面之间的角度，用基于离散元技术的颗粒力学仿真软件EDEM对物料流进行仿真，仿真结果见图2。经测量MZ1和MZ3塔物料流向与接触面的夹角分别为48.78°(0.851 406 rad)和46.51°(0.811 708 rad)。因为物料与料斗接触面的摩擦角一般在35°左右，以上2个角度均远大于摩擦角，料斗接触面对物料产生的摩擦力大于物料冲击力在平行于接触面上的分力，因此物料在该位置的速度会大大降低，形成积料。

图2 MZ1和MZ3转运站料斗EDEM仿真结果

3 结构优化设计

根据以上分析对料斗进行改造，以改变料流方向和料斗横截面积的方法防止堵料发生。从图2可以看出，物料从皮带上进入料斗后经过料斗斜面折返到容易发生堵料的位置，按照图3的方式改变料斗斜面的角度，同时增大料斗截面尺寸。

图3 转运站料斗改造方式

考虑到改变料斗的形状和尺寸受到现有转运站钢结构的限制，不能完全按照模拟的理想状态进行改造，在改造设计时征求转运站设计和制造厂家的意见，并做了梁系的结构和受力的验算，确保梁系的调整对结构和受力的影响在允许的范围内。

MZ1转运站各层梁系见图4，在图中皮带运行方向为从右往左，标高17.74 m的楼层为头部漏斗基础，标高11.94 m的楼层为头部漏斗下一层料斗基础。从图中可以看出，头部漏斗前方(2轴位置)为主梁结构，后方为次梁结构，为满足漏斗结构和尺寸更改的要求，将次梁向右(皮带运行反方向)移动800 mm。漏斗下一层的料斗基础两侧均为次梁结构，为满足料斗结构尺寸增大的要求，2根次梁分别向两侧移动各300 mm。

图4 MZ1转运站各层梁系图

MZ3转运站各层梁系见图5，在图中皮带运行方向为从右往左，标高20.74 m的楼层为头部漏斗基础，标高15.60 m的楼层为头部漏斗下一层料斗基础，从图中可以看出，两层漏斗和料斗基础两侧均为次梁结构，为满足机构和尺寸更改的要求，头部漏斗前方次梁左移300 mm，下一层料斗基础取消2个料斗孔之间的次梁，右侧次梁右移400 mm。

图5 MZ3转运站各层梁系图

对转运站梁系进行调整后，相应对MZ1转运站料斗做如下调整：

(1)上部料斗倾斜角度由65°调整为70°。

(2)料斗截面尺寸由1 m×1 m增大到1.2 m×1.4 m。

(3)同时将喂料靴后移，中部料斗与水平面夹角由60°增加到65°。

对MZ3转运站料斗做如下调整：

(1)上部料斗倾斜角度按照箭头方向改为与水平面垂直的方向。

(2)中部料斗截面尺寸由1 m×1 m增大到1.2 m×1.4 m。

(3)同时可将喂料靴后移，中部料斗与水平面夹角由60°增加到65°，改造后的图纸见图6。

图6 MZ1和MZ3料斗改造图

4 改造设计后物料流向分析

用EDEM对新设计的料斗进行仿真，仿真结果见图7。经测量，MZ1和MZ3塔新设计的物料流向与接触面的夹角分别为39.774°(0.694 187 rad)和28.24°(0.492 892 rad)。因受转运站钢结构限制，改造后MZ1塔的物料流向与接触面的夹角虽然仍大于摩擦角，但较改造前有很大改善，加上料斗横截面积的增大，可有效减少堵料的产生。MZ3塔的物料流向与接触面的夹角小于摩擦角，大大改善了料斗结构，可有效避免堵料的产生。