大型港口帶式輸送機設計要點及應用


發布時間:

2024-01-19

隨著國民經濟的發展,水上運輸中大宗干散貨例如煤、礦石、砂、散糧、化肥等運量逐年增加,運輸船舶的噸位日趨大型化,因此裝卸設備也朝著大型、高效、低能耗方向發展。港口運輸機械在散貨專業化碼頭上起著關鍵作用,而帶式輸送機作為港口運輸機械的重要組成部分之一,對于實現港口運輸機械可靠、高效、節能、經濟運行奠定了基礎。結合港口運輸機械工藝要求及特性,著重闡述港口帶式輸送機設計要點及簡要列出應用情況。

  概述:隨著國民經濟的發展,水上運輸中大宗干散貨例如煤、礦石、砂、散糧、化肥等運量逐年增加,運輸船舶的噸位日趨大型化,因此裝卸設備也朝著大型、高效、低能耗方向發展。港口運輸機械在散貨專業化碼頭上起著關鍵作用,而帶式輸送機作為港口運輸機械的重要組成部分之一,對于實現港口運輸機械可靠、高效、節能、經濟運行奠定了基礎。結合港口運輸機械工藝要求及特性,著重闡述港口帶式輸送機設計要點及簡要列出應用情況。
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  (一)港口運輸組成及典型工藝:
  港口運輸機械主要包括連續輸送機械、港口裝卸機械、輔助設備三大類。其中連續輸送機械主要以帶式輸送機為主;
  裝卸機械主要包括各式卸船機、裝船機、卸車機、翻車機、堆取料機等;
  輔助設備主要包括存倉、給料機、計量裝置、除鐵裝置、各類保護裝置等。
  根據港口的不同用途,以帶式輸送機為基礎,配置不同的裝卸機械就可以建成一個有相當能力的進出口碼頭裝卸輸送系統,一個系統一般有數個工藝流程,典型的港口裝卸輸送工藝流程有以下幾種:
  1)卸車(船)-----堆料流程;
  2)取料----裝船(車)流程;
  3)取料----向使用單位輸送流程;
  4)卸車(船)---裝車(船)直取流程;
  5卸車(船)---向使用單位輸送直取流程;
 ?。ǘ└劭趲捷斔蜋C設計總體要求:
  (1)確定合理的轉載方式,提出給料裝置和卸料裝置的要求;
 ?。?)理順輸送系統各帶式輸送機之間的相互關系。按起動順序是受料的輸送機先動,停機順序是給料的輸送機先停,當輸送機的參數不同,通過這一關系對起動和停機時間提出要求;
  (3)當不能滿足上面的起動和停機順序的要求時,需要考慮在輸送機間增設緩沖料倉以提高系統的適應能力和系統的運轉率;。
 ?。?)環保要求,對于粉塵大的情況要考慮采用密閉輸送或者設置必要的除塵降塵等設備;
  (5)零部件的標準化和通用化及易損件的供貨可能性;
 ?。?)選用適應工藝要求傾角的輸送機,根據物料特性及工況環境,輸送傾角允許上運為15°,下運為10°為宜;
 ?。?)相鄰托輥組之間的膠帶下垂度不得超過1%;
  (8)帶式輸送機起制動時,最大工作張力不應超過正常運行時工作張力的1.5倍;
 ?。?)帶式輸送機凹弧段曲率半徑的設計應滿足空載起動時,膠帶不脫離托輥,不產生飄帶現象;
 ?。ㄈ└劭趲捷斔蜋C設計內容及依據:
  設計內容主要包括常規的帶式輸送機設計、動態設計、避免共振設計、零部件設計、電氣和控制系統設計等,在系統設計之前應充分了解對設備的要求,主要依據是輸送量;料流均勻時能夠直接給出,一般應按過載量10%運量設計計算,另有約定的除外。輸送線路的詳細尺寸;主要包括最大長度、傾角及提長高度和連接尺寸等。物料的性質;主要參數有松散密度、安息角、物料的粒度和最大塊度、物料的濕度、磨損性、粘結性和摩擦系數。工作條件和環境狀況;環境溫度、使用地點、環保要求等。給料和卸料方法,運轉時間,工作天數、服務年限等要求,根據設計要求尤其要仔細權衡選取最大下垂度、模擬摩擦阻力系數、輸送帶和滾筒摩擦系數、輸送帶的安全系數等對輸送機系統有穩定、安全、高效運行有很大影響的參數。
 ?。ㄋ模└劭趲捷斔蜋C部件配置及選取:
  (1)驅動部分合理布置及配置
  a.驅動裝置的布置:
  驅動裝置一般不布置在轉載機房內而選擇布置在地面上,以減少機房的規格,同時減速器優先選用平行軸型式,節省系統基建成本。
  b.驅動裝置的配置:
  遵循可靠、高效、經濟、節能、維護方便的原則,港口帶式輸送機優先選用普通低壓(或高壓)加液力偶合器的驅動方式,其中一般原則是按電機驅動功率及機長進行劃分,當電機功率N≤150KW時,短距離膠帶機,選用普通型限矩型液力偶合器,當150<N≤300KW時,中長距離膠帶機,選用加長后輔腔限矩型液力偶合器,當電機功率N>300KW時,長距離膠帶機,選用加長后輔腔、側輔腔限矩型液力偶合器,進一步延長啟動時間,從而獲得較為理想的啟動曲線。
  對于長距離(L>1000m)、大運量港口帶式輸送機可優先選擇變頻調速或其它軟驅動方式,其中以選用變頻調速驅動方式較多,主要因為變頻調速具有以下優點:
  1、交流變頻調速裝置具有調速范圍寬、控制可靠、節能效果明顯等特點,易于實現起制動速度曲線的自動跟蹤,能夠提供理想的可控起/制動性能。
  2、可以控制輸送機按設定的“S”形速度曲線起動和制動,以滿足整機動態穩定性及可靠性的要求。
  3、可以實現多臺驅動電機之間的功率平衡,精度較高。
  4、能夠適應港口運輸系統頻繁起停要求。
  5、變頻調速驅動裝置還可以提供低速驗帶速度,方便維護與檢修。
  對于大功率帶式輸送機宜選用雙滾筒多電機驅動,以降低系統最大張力。從而在保證安全度的前提下,可降低選取膠帶型號,節省設備采購成本。
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  c.模擬摩擦系數的選取及電機富余系數選取:
  在驅動功率計算過程中,模擬摩擦系數和電機儲備系數的合理選取對計算結果影響較大,選取合適的系數以保證輸送機系統的順利運行,同時達到節能降耗的要求。在提供的高質量產品和良好安裝施工條件前提下,在工況環境不是特別惡劣的條件下,綜合摩擦系數推薦取值為:
  輸送物料為煤:模擬摩擦系數:f=0.020~0.022,輸送物料為礦石:模擬摩擦系數:f=0.022~0.025。電機富余系數可取K=1.05,必須經過輸送機滿載啟動附加功率計算核實,保證最終裝機容量能夠保證滿載順利啟動。
  (2)托輥計算選取及配置:
  a.托輥的選擇主要考慮托輥的承載能力和使用壽命,綜合考慮下列因素:載荷的大小及特征、輸送帶的寬度和運行速度、使用工況條件、輸送機的工作制度、輸送物料的特性、托輥軸承壽命、托輥密封結構、潤滑條件、維修制度等,輥徑選取應保證輥子轉速控制在550r/min以內為宜。
  b.港口帶式輸送機承載段托輥一般按槽形托輥組與槽形前傾托輥組1:1配置,托輥間距根據輸送物料密度及運量大小取為1.2m或1m。凸弧段間距按正常間距的1/2,落料點緩沖托輥間距按正常間距的1/3。
  c.頭尾部設置過渡托輥組,以便膠帶順利成槽,頭部最小過渡距離不小于2.6倍帶寬,尾部過渡距離應不小于正常托輥間距?;爻潭螒雌叫型休伣M與V形托輥組(或前傾)按2:1配置,回程托輥間距一般取為2.4~3m??拷^部回程段宜設7組梳形托輥組,回程段改向滾筒布置3組螺旋清掃托輥組(一般指棧橋面),回程段配合使用反V形托輥組防跑偏,每50m布置1組。其中特別注意雙向運行膠帶機上應選槽形托輥組加雙向可逆上調心托輥組及平行下托輥或V形托輥加雙向可逆下調心托輥組。
  (3)滾筒結構及工藝要求:
  滾筒軸應為優質鍛鋼,滾筒壁厚應不小于標準要求且應相應加厚。滾筒筒體采用鑄焊結構,輪轂與輪軸之間采用脹套聯接。轂與緣之間的焊接必須采用完全穿透的連續焊。鑄焊結構的滾筒,其鑄焊接盤材料為鑄鋼,筒體焊接方法為CO2氣體保護焊,優先選用剖分式軸承座,傳動滾筒及改向滾筒鑄膠厚度應在標準基礎上加厚。
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  (4)拉緊裝置的設計及行程選取:
  港口帶式輸送機拉緊形式主要有垂直重錘拉緊、重錘車式拉緊、液壓拉緊。拉緊行程設計時要考慮膠帶本身的伸長量及預留必要的安裝余量,采用鋼絲繩芯膠帶時拉緊行程推薦長度見下表:
  帶式輸送機
  水平長度(m) 有效拉緊行程(m) 備注
  L≤300 0.005L+1.5B B為帶寬
  300<L≤600 0.0045L+1.0B B為帶寬
  L>600 0.004L+1.0B B為帶寬
 

      帶式輸送機

水平長度(m)

有效拉緊行程(m)

備注

L300

0.005L+1.5B

       B為帶寬

300<L600

    0.0045L+1.0B

       B為帶寬

L>600

0.004L+1.0B

B為帶寬

  (5)卸料轉載系統設計:
  a.卸料轉載系統主要包括頭部漏斗、三通分料器、落料溜管、緩沖對中裝置、導料槽等。
  b.卸料轉載系統應根據物料的最大流量和最大塊度進行設計,保證任何工況下溜槽不發生堵料的要求;溜槽截面不小于最大流量通過時的物料截面的4倍,溜槽截面最小尺寸應不小于輸送物料上3塊最大塊度疊加的最大尺寸,溜槽傾斜角度不小于60度。
  c.卸料轉載系統必要位置要設置檢視門,法蘭聯接處墊密封軟膠板以防塵抑塵。
  d.三通分料器必須具有重載切換功能,其結構可以承受最大流量和最大塊度物料的長期沖擊,轉換擋板翻動面必須與物料隔離,防止擋板卡死并確保冬季擋板不得與溜槽凍結。擋板電動(液)推桿選取的力矩應大于2倍計算力矩。
  e.緩沖對中裝置布置在溜槽的下部與下路膠帶機導料槽之間,應與下部輸送方向傾斜一致,具有緩沖和防止高落差物料對下路膠帶機造成的沖擊和破壞,同時還具有歸中物料的功能。
  f.導料槽的布置長度一般不應小于帶寬的5倍,導料槽內部應有足夠的空間讓物料通過,導料槽高度不小于3塊最大塊度疊加的最大尺寸,導料槽與輸送帶之間可以采用防溢裙邊密封也可用整條耐磨膠板密封,同時為了減少摩損與運行阻力,一般將導料槽設計成X型斷面。
  g.提升式導料槽主要用在多點受料貫通式輸送受料點的情況,當使用該點受料時,將側板放下,不使用該點受料時,將側板提起,提升高度不小于200mm,以免影響后方物料通過。
  h.耐磨襯板主要用于卸載轉載系統中受到物料的沖刷和磨損面,常用的襯板材質有:16Mn、耐磨鑄鐵、高鉻鋼、雙合金焊接襯板、不銹鋼等。襯板尺寸不宜過大,重量不應超過25Kg,以便于更換。
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 ?。ㄎ澹└劭趲捷斔蜋C安全防護配置:
  港口帶式輸送機處于海邊,時常有強級風暴,輸送機必須具有預防臺風掀翻輸送帶的措施,對堆場內的堆取料輸送機及碼頭上的裝卸船輸送機必須配置防風鏈和防風桿。兩者均按25m設置一套。防風鏈不工作時放入中間架兩側的鏈盒內,防風桿不工作時置于輸送帶下方。同時港口帶式輸送機本身應嚴格防護,主要防護人員能夠觸及到的轉動或移動設備;防護所有的切斷末端;防護所有在“合理”延伸范圍內的運動部件;在工作臺、工作場所、通道等等提供結實的護欄。
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 ?。└劭趲捷斔蜋C應用:
  從2002年至今先后應用在黃驊港、連云港、天津南疆港、曹妃甸、羅源灣碼頭、可門儲運碼頭、浙江舟山碼頭、珠海高欄港、東吳碼頭、江陰碼頭、湄洲灣碼頭、華能曹妃甸港口煤碼頭等,帶寬達2200mm,最大運量達9000t/h,最大帶速6.1m/s。
  結束語:隨著各大型港口的新建、擴建及改造,帶式輸送機作為港口運輸機械的重要組成部分,將有更大更多的應用空間,港口帶式輸送機設計及應用將得到不斷深化和提高,也將產生更多更好的經濟效益和社會效益。
  

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