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湛江港散货码头皮带机张紧装置托辊小车自动纠偏改造研究

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年5期3月上作者：崔骞

[导读] 背景：湛江港散货码头是全国最大的专业化铁矿石码头之一，也是华南沿海唯一的40万吨级散货码头，总投资超过30亿元。散货码头前场有40万吨级卸船泊位（601#泊位）一个，包含卸船机4台；7万吨级（602#泊位）和15万吨级装船泊位（603#泊位）各一个，包含装船机2台；后方堆场包含7台额定生产能力6000t/h的堆取料机（其中两台在建，计划今年建成投入生产）、2台额定生产能力4500t/h的取料机,2

湛江港（集团）股份有限公司崔骞

        背景：湛江港散货码头是全国最大的专业化铁矿石码头之一，也是华南沿海唯一的40万吨级散货码头，总投资超过30亿元。散货码头前场有40万吨级卸船泊位（601#泊位）一个，包含卸船机4台；7万吨级（602#泊位）和15万吨级装船泊位（603#泊位）各一个，包含装船机2台；后方堆场包含7台额定生产能力6000t/h的堆取料机（其中两台在建，计划今年建成投入生产）、2台额定生产能力4500t/h的取料机,2座额定生产能力4500t/h的火车装车楼，堆场78万平方米，转运皮带线共34条,转运站21个，皮带装机量约16公里，将满足不断增加的装船需求，减少装船疏运排队候时过长的状况。散货码头从2014年试投产、2015年正式投产后，每年铁矿石吞吐量基本维持在2100万吨以上，现已超2400万吨。该码头配套了行业领先的卸船机、斗轮机、装船机、装车楼、平卡机、皮带机系统等，硬件设施及装卸效率均为港口前列，而且是国内少有的具备散货码头全流程工艺（卸船、装船、装火车、混矿）的港口。详细生产设备布置示意图如下：
        卸船流程：货船-卸船机-1字头皮带-2字头皮带-堆取料机-堆场
        装船流程：堆场-堆取料机-2字头皮带-3字头皮带-装船机-货船
        装火车流程：堆场-堆取料机-2字头皮带-4字头皮带-火车装车楼-火车卡
        混矿流程：堆场-堆取料机-2字头皮带-302皮带
        堆场-堆取料机-2字头皮带-302皮带
        5字头皮带-堆取料机-堆场

        其中散货码头BC201、202、203、204、205皮带机是双向皮带机，正转是卸船、装车工艺流程，反转是装船、混矿工艺流程，所以配套的堆取料机因生产工艺要求，如卸船生产流程时，皮带机正转，需要抬起堆取料机的尾车，使物料从尾车通过中继皮带送到上部料斗至悬臂皮带，最后到达堆场。而装船生产流程时，皮带机反转，需要放下尾车，使物料通过斗轮机取料下到地面皮带后送至装船机。因此生产流程的切换，必然导致尾车俯仰变化，而尾车的俯仰会影响地面皮带（BC201、202、203、204、205）在张紧处产生较大的皮带伸缩量，既张紧装置处必须留有足够的张紧行程保证满足尾车俯仰，从而张紧小车与改向滚筒之间的皮带长度约有8-10米。
        存在问题：由于张紧装置处皮带较长，当张紧小车处于张紧状态时，受张紧油杆的拉力作用和皮带的张力作用保持平衡不动，但该段皮带在堆取料机尾车放下时，张紧处皮带必然伸长，张紧小车受的皮带的张力从有变为零，而张紧油杆的拉力一直存在，从而使张紧小车动作，期间易使张紧装置改向滑轮钢丝绳发生跳槽故障，而且由于张紧行程较长，易导致皮带堆积在小车轨道上卡住，在之后的液压张紧过程中，可能会发生皮带与钢结构磨损的机损事故。为防止皮带磨损，原设计是在小车轨道上布置一台托辊小车，左右各两个行走轮，可沿着轨道前后移动，小车上端和下端焊接托辊支架，用于安装普通光面长托辊承载皮带。根据张紧小车的行程位置，可以前后移动托辊小车，保持承载和回程皮带成平面，受力均匀，不至于下坠卡住皮带。
        但在实际作业中，当小车附近皮带受到外界因素出现跑偏时，皮带与托辊间产生的摩擦力，使托辊小车两侧行走轮受力不平衡，容易导致小车出轨（见下图）。同时，张紧装置附近区域没有调整皮带跑偏的设备，跑偏严重时皮带与张紧装置机架摩擦严重，造成钢结构受损和皮带撕边。如果要调整皮带跑偏，只能调整张紧装置上方皮带机的纠偏托辊位置，一是调整纠偏托辊组的维修时间长；二是由于纠偏托辊组位置距离张紧位置较远，导致纠偏效果不理想；三是调整过的纠偏托辊架会一直产生使皮带跑偏的趋势，作业完后需要恢复纠偏托辊架到原来位置，否则会使空载的皮带持续跑偏，从而产生二次维修；四是受海洋气候和作业环境（积矿、矿水腐蚀）影响，托辊小车钢结构容易锈蚀；五是行走轮不经常运行易卡死等故障。以上所列都导致托辊小车的故障率高，严重影响生产。

解决方案：针对该故障现象，有必要对张紧装置处的皮带承载方式进行整改，把托辊小车承载皮带模式改成固定钢结构承载皮带模式（见下图）：用16#槽钢焊接制作整体机架，14#、12#槽钢作各连接加强钢构件，在下端焊接托辊架，用于安装光面长托辊支撑回程皮带，上端安装自动纠偏托辊架，便于调整皮带跑偏。

        改造前张紧装置附近区域没有调整皮带跑偏的设备，因该区域处于整段皮带线的头部，经常会出现不同程度的皮带跑偏，改装后增加了一组自动纠偏托辊架，运行过程中皮带跑偏时，相对重心向哪偏哪边的摩擦力就会加大，在摩擦力的作用下，摩擦力大的一端就会向皮带运行方向产生摆动,这种自动摆动的功能将皮带调回到中间的运行路线上。这种功能是由该纠偏托辊组自身结构所具备的，无需人工调整或其它装置来调整皮带跑偏，避免了皮带和机架钢结构的磨损。纠偏托辊组使用的托辊外型尺寸和皮带机上使用的普通托辊一样，安装方便，有利于日后的运行维护。
        整改效果：本次改造放弃原托辊小车的轨道式行走结构，改用固定式钢结构配合自动纠偏托辊，杜绝小车出轨故障及拥有了自动纠偏功能。
        1、改造前小车出轨故障平均每个月出现一次，每次故障修复约需耗时3个小时，按照散货码头堆取料机卸船作业额定工作效率6000吨/小时，故障停时3小时会减少卸船作业量约18000吨；改造后，可杜绝改故障。
        2、因原设计中托辊小车上、下端托辊均为固定式长托辊，不具备调整跑偏的能力，改造后增加自动纠偏功能，实现皮带自动纠偏。改造前，皮带机头部发生跑偏，依靠张紧装置上方斜坡段皮带机的纠偏托辊组进行调整，效果不明显且耗时长，每次调整时需暂停下料，每次调整约用时1个小时，平均每2天需调整一次，调整跑偏的故障停时一个月约耗时15个小时，按照散货码头堆取料机卸船作业额定效率6000吨/小时，故障停时15小时影响卸船作业量约90000吨；改造后，基本避免类似情况发生。
        推广情况：目前，该改造项目已在本公司进行推广。在张紧装置处需留足够长余量的皮带且无皮带纠偏功能的皮带机上均可推广应用，如散货码头BC201、BC202、BC203、BC204、BC205皮带机等。皮带机张紧装置托辊小车改造增加皮带自动纠偏功能的推广应用，不仅可以杜绝原来托辊小车在运行过程中偏离轨道而出轨的故障，大大缩短故障停时；同时，改善在作业过程中，张紧装置附近区域皮带跑偏，维修人员束手无策的困境，为该区域皮带的纠偏提供良好的纠偏手段，节约大量的人力、物力，提高流程作业的工作效率，满足公司现场作业需求。