侯可中

（三河發(fā)電有限責任公司，河北 三河 065201）

0 概 述

目前，燃料輸送帶的跑偏問題普遍存在，且常有發(fā)生，時刻威脅著輸送系統(tǒng)的安全運行。因此，需采用各種調(diào)偏方法，減少或杜絕跑偏現(xiàn)象，但是，調(diào)偏裝置的調(diào)偏性能有限，有些設(shè)計也不是很合理。在燃料輸送系統(tǒng)中，有些調(diào)偏裝置未能及時維護，已失去了調(diào)偏作用。皮帶跑偏會引起皮帶邊緣的刮損和撕裂，還伴有撒煤現(xiàn)象，使皮帶的使用壽命大打折扣。為此，有必要對輸送系統(tǒng)皮帶的跑偏問題進行研究，以求減少皮帶輸送系統(tǒng)的運行風險，延長輸送帶的使用壽命。

1 皮帶跑偏原因分析

1.1 輸送帶質(zhì)量缺陷引起的跑偏

有些輸送帶上下蓋膠的厚度不均、鋼絲繩芯帶中各條鋼絲繩的初張力不等、輸送帶安裝時接頭不對中等原因，引起輸送帶截面上張力分布不均，張力大的一側(cè)對輸送帶的中心產(chǎn)生彎矩，在彎矩的作用下皮帶向張力小的一側(cè)移動，引起跑偏，如圖1所示。

1.2 落料點偏移引起的跑偏

當落煤點向某一方向偏移時，煤流對皮帶的作用力將產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象，偏移一側(cè)的煤流對皮帶向下的作用力大于另外一側(cè)煤流對皮帶向下的作用力，在皮帶機兩側(cè)槽形托輥上，形成不均勻的下滑力，作用力大的一側(cè)將皮帶推向力小的一側(cè)，形成跑偏，如圖2所示。

圖1 輸送帶缺陷引起的跑偏

圖2 落料點偏移引起的跑偏

1.3 托輥組兩側(cè)托輥傾角不一致引起跑偏

由于安裝或制造方面的原因，或是在雨雪天氣，也會造成托輥粘煤增厚等現(xiàn)象，這會使托輥組兩側(cè)的傾角不一致，導致皮帶跑偏。例如，托輥組一側(cè)托輥向前傾斜，則皮帶向另外一側(cè)跑偏，反之，托輥組一側(cè)托輥向后傾斜，則皮帶向同一側(cè)跑偏；托輥組一側(cè)的托輥傾角為35°，如某側(cè)的傾角大于35°，則皮帶從傾角大的一側(cè)向傾角小的一側(cè)跑偏。

1.4 托輥架傾斜引起的跑偏

當托輥架因某些原因發(fā)生傾斜時，煤流的中心將偏離皮帶機中心線，煤流的重力方向?qū)⒉辉偻ㄟ^皮帶機中心線，此時，煤流的重力，將分解成垂直于皮帶和沿著托輥組架傾斜方向的二個分力，而傾斜方向的力作用在皮帶托輥下方，使輸送帶滑向另一側(cè)，形成跑偏，如圖3所示。

1.5 托輥轉(zhuǎn)動不靈活引起的跑偏

輸送皮帶經(jīng)長期運行后，由于某種原因，會發(fā)生皮帶機某一側(cè)個別托輥的阻力增大，托輥轉(zhuǎn)動不靈活，或根本不轉(zhuǎn)動，皮帶在其上部由滾動摩擦逐漸變?yōu)闈L滑摩擦或純滑動摩擦，導致運行阻力大增，如另一側(cè)托輥轉(zhuǎn)動正常，阻力沒有增加，此時，某側(cè)阻力F1與另一側(cè)阻力F2的大小就會有差異，在兩側(cè)力差的作用下，形成向阻力小的一側(cè)偏移的彎矩，在彎矩的作用下，皮帶向阻力小的一側(cè)偏移，如圖4所示。

圖3 托輥架傾斜引起的跑偏

圖4 托輥轉(zhuǎn)動不靈活引起的跑偏

1.6 主動滾筒或從動滾筒錐型肥大跑偏

在冬季冰雪氣候下，露天運行的輸送帶，混雜有雪的煤粉很容易不均勻地黏在滾筒外表面，并凍結(jié)在滾筒上，而清掃器又無法及時清除，造成滾筒呈現(xiàn)錐型肥大，輸送帶由直徑較大的一側(cè)向直徑小的一側(cè)滑移，導致跑偏。

2 皮帶跑偏的治理方法

2.1 調(diào)整承載托輥組

皮帶跑偏時，可調(diào)整托輥組的位置進行調(diào)整，托輥組兩側(cè)的安裝孔都被加工成腰形孔，以便進行調(diào)整。在皮帶前進方向上，如果皮帶向右側(cè)跑偏，將右側(cè)托輥向皮帶前進方向移動，或?qū)⒘硗庖粋?cè)托輥組后移；如果皮帶向左跑偏，調(diào)整方法類同，如圖5所示。

2.2 調(diào)整驅(qū)動滾筒與改向滾筒的位置

圖5 調(diào)整承載托輥組示意圖

主動滾筒與改向滾筒的調(diào)整，是皮帶跑偏調(diào)整中的重要環(huán)節(jié)。因為一條皮帶機至少2～5個滾筒，所有滾筒的安裝位置必須垂直于皮帶機長度方向的中心線，若偏斜過大，必然發(fā)生跑偏。調(diào)整方法與調(diào)整托輥組類似，如圖6所示。對于頭部滾筒，如果皮帶向右側(cè)跑偏，則將滾筒右側(cè)軸承座位置向前移動，皮帶向左側(cè)跑偏，則將滾筒左側(cè)軸承座位置向前移動。對于尾部滾筒的調(diào)整，如皮帶向右側(cè)跑偏，則將滾筒右側(cè)軸承座位置向后移動，皮帶向左側(cè)跑偏，則將滾筒左側(cè)軸承座位置向后移動。

圖6 調(diào)整驅(qū)動滾筒與改向滾筒的位置

2.3 糾正落料點的位置.

落料點的位置對皮帶跑偏有非常大的影響，尤其兩條皮帶機在水平面投影成垂直狀態(tài)時的影響更大。如果上下兩條皮帶機的相對高度越低，煤流的水平分速度越大，對下層皮帶的側(cè)向沖擊力也越大，同時，煤流也很難聚中，使皮帶橫斷面上的煤流偏斜，最終導致皮帶跑偏。如果煤流向右側(cè)偏斜，則皮帶向左側(cè)跑偏，反之亦然。為了減少或避免皮帶跑偏，可以在落煤管下端增設(shè)擋煤板，以改變煤流的方向和落點的位置。但此方法不是很可靠，也給點檢和維修帶來不便。當檢查不到位時，容易發(fā)生擋煤板脫落甚至刮傷皮帶的危險。為此，可采用改變落煤管之中煤流方向和落煤點的新方法，改變了落煤口的形狀，由正方形改為長方形，改造后的落煤口，如圖7所示。

圖7 落煤口改造前后示意圖

2.3.1 落煤不均勻的主要原因是落煤管截面為方形結(jié)構(gòu)，其截面尺寸為1m×1m，落煤在落煤口內(nèi)的跳動量較大，許多落煤會偏離皮帶機的中心線，煤流落至皮帶左側(cè)或右側(cè)，均會造成皮帶跑偏。

2.3.2 改變了落煤管的下口尺寸，將落煤管下口寬度由1m改成0.5m，前后方向的長度由1m增加至1.5m，改造后，落煤管的高度為1.5m，讓底部落煤管兩側(cè)面與水平面的夾角呈80℃，大于30℃的原煤滯留死角，可避免煤流的滯留。

2.3.3 改造前、后底部落煤管的結(jié)構(gòu)對比，如圖7所示。原落煤管形狀為等截面落煤管，改造后，底部落煤管由方形結(jié)構(gòu)逐步過渡到長方形結(jié)構(gòu)，煤流的晃動空間被壓縮。

2.3.4 以輸煤系統(tǒng)某段皮帶機尾部最短的落煤高度2.5m為例，計算煤流速度。改造后，底部落煤口允許的最大流量：

根據(jù)自由落體計算公式h＝0.5 gt2，其中h＝2.5m，g＝9.8m／s2，得t＝0.71s

底部落煤口流速V＝tg＝0.71×9.8＝7m／s，底口面積S＝1.5×0.5＝0.75m2

底部落煤口流量Q＝3 600 SV＝3 600×0.75×7＝18 900m3，煤的比重按0.9t／m3計算，則重量流量G＝0.9Q＝0.9×18 900＝17 010t。此流量遠遠大于輸煤運行規(guī)程規(guī)定的流量，所以，落煤管由方形截面改造成為長方形截面之后，落煤管煤流不會受阻，仍能保持暢通，輸煤系統(tǒng)仍能保持安全穩(wěn)定運行。

2.3.5 落煤口改造之后，不再需要加裝擋煤板，消除了不安全隱患，成為免維護部位，節(jié)省大量的人力物力和財力。

2.4 安裝自動調(diào)心托輥組

調(diào)心托輥組有多種類型，如中間轉(zhuǎn)軸式、四連桿式、立輥式、水平雙向換位式、錐型調(diào)偏式、摩擦式等，其原理是采用擋輥阻擋、托輥改變轉(zhuǎn)動方向阻擋、或產(chǎn)生橫向推力使皮帶自動向心，達到調(diào)整皮帶跑偏的目的。

2.4.1 擋輥式自動調(diào)偏托輥組

擋輥式自動調(diào)偏托輥組的結(jié)構(gòu)，如圖8所示。接受皮帶跑偏動作的主體是擋輥，只有當皮帶邊緣作用于擋輥時，擋輥才帶動調(diào)偏托輥組動作進行調(diào)偏，此時，皮帶邊緣已超過側(cè)托輥最外端，調(diào)偏的位置滯后，同時，這種擋輥在轉(zhuǎn)動過程中接受皮帶的摩擦力有限，皮帶邊緣向外的擠壓力卻遠遠大于皮帶作用于擋輥的摩擦力，因而擋輥帶動調(diào)偏托輥組時，只能轉(zhuǎn)動很小的角度，調(diào)偏能力非常有限。此種調(diào)心托輥組可以適用于單、雙向皮帶機。

圖8 擋輥式自動調(diào)偏托輥組

2.4.2 擺動式皮帶調(diào)偏托輥組

軸心自動擺動式調(diào)偏托輥組，如圖9、圖10所示。托輥長度為皮帶寬度的一半，直徑為194mm。托輥由內(nèi)、外筒及其他配件組成。內(nèi)筒的內(nèi)徑大于支承軸的外徑，使托輥整體可以圍繞立柱作水平轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度約5°。

圖9 軸心自動擺動式調(diào)偏托輥組

圖10 調(diào)偏托輥剖視圖

運行中，當皮帶偏離皮帶機中心線時，托輥兩端受力發(fā)生偏差，皮帶偏離的一側(cè)受力增大，托輥在受力差的作用下，圍繞立柱作水平轉(zhuǎn)動并與支撐軸發(fā)生相對運動，托輥由垂直皮帶位置轉(zhuǎn)為與皮帶有一定角度的位置，托輥的圓周切向摩擦力由平行皮帶方向轉(zhuǎn)為向皮帶內(nèi)側(cè)方向，對皮帶形成一個向皮帶機中心線滾動的位移，直至皮帶恢復(fù)到皮帶機中心線為止。

這種調(diào)偏托輥組可進行雙向調(diào)偏，適應(yīng)性強，壽命較長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求高，價格較貴。

2.4.3 雙向機械連桿全自動調(diào)心托輥組

雙向機械連桿全自動調(diào)心托輥組，如圖11所示。主要由2個斜托輥、2個水平轉(zhuǎn)向托輥及中心轉(zhuǎn)換機構(gòu)等組成。

圖11 雙向機械連桿全自動調(diào)心托輥組

當皮帶跑偏并接觸擋輥時，擋輥通過連桿機構(gòu)，帶動調(diào)偏托輥組轉(zhuǎn)動一個角度，在整組托輥的滾動切向力的作用下，將皮帶糾偏至中心位置。

反之，當皮帶向相反方向運行時，另外一個托輥向上翻轉(zhuǎn)一個角度，繼續(xù)承載皮帶反方向運行的調(diào)偏作用。

連桿全自動調(diào)心托輥組可以實現(xiàn)雙向調(diào)偏，調(diào)偏效果較好，但調(diào)偏角度有限，使用壽命較短，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，遇煤泥時，轉(zhuǎn)換機構(gòu)的故障率較高。

2.4.4 錐型調(diào)偏托輥組

錐型調(diào)偏托輥組是利用錐型托輥各位置的不同線速度進行調(diào)偏，如圖12所示。當皮帶跑偏時，錐形滾子與皮帶接觸點處的速度差而產(chǎn)生附加推力，使皮帶向相反方向運動，從而達到糾偏的目的。

連桿機構(gòu)的布置簡單，維護方便，但不適合在傾斜的皮帶機上使用，且錐形輥各點存在速度差，易使皮帶磨損，縮短了皮帶的使用壽命。

圖12 錐型調(diào)偏托輥

2.4.5 分段式變摩擦調(diào)偏托輥組

分段式變摩擦調(diào)偏托輥組的結(jié)構(gòu)，如圖13所示。

圖13 分段變摩擦調(diào)偏托輥組

當輸送帶正常工作且跑偏量不大時，輸送帶與兩側(cè)立輥不接觸，輸送帶在側(cè)螺旋短托輥的作用下自動對中運行。當跑偏量增加時，輸送帶會發(fā)生側(cè)向運動與立輥接觸，并帶動立輥向外側(cè)運動，立輥向外側(cè)運動的同時，拉動螺旋短托輥內(nèi)的錐型活塞一起移動，錐型活塞與螺旋短托輥內(nèi)的錐型筒壁接觸，在摩擦力的作用下，螺旋托輥轉(zhuǎn)速下降，螺旋托輥和輸送帶之間的相對滑動速度增加，輸送帶相對螺旋短托輥外筒體的運動由滾動逐漸變?yōu)闈L滑，摩擦系數(shù)增大，當跑偏量進一步增加，錐型活塞會閘死螺旋托輥的內(nèi)筒體，使外筒體與輸送帶的滾動摩擦改變?yōu)榛瑒幽Σ?，而另外一?cè)螺旋短托輥外筒體與輸送帶之間仍然是滾動摩擦，輸送帶兩側(cè)出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象。輸送帶在受力差的作用下，向皮帶機中心線移動。當輸送帶回到中心位置后，錐型活塞在彈簧力的作用下恢復(fù)到原來位置，錐型活塞與螺旋短托輥內(nèi)錐形筒體分離，螺旋托輥外筒體與輸送帶之間的滑動摩擦又改為滾動摩擦。分段式變摩擦托輥組的對中性能好，調(diào)偏速度快，調(diào)偏能力強，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向調(diào)偏。同樣，由于調(diào)偏過程利用了滑動摩擦，也會磨損皮帶，縮短皮帶的使用壽命。

3 自動調(diào)偏托輥組的選型優(yōu)化

綜合比較了各類調(diào)偏托輥組的性能后，認為擋輥連桿式自動調(diào)偏托輥組的單向調(diào)偏的效果最好，使用壽命較長；軸心自動擺動式調(diào)偏托輥組的雙向調(diào)偏效果好，其次，調(diào)偏效果較好的，是分段式變摩擦調(diào)偏托輥組和雙向機械連桿全自動調(diào)心托輥組。

4 結(jié) 語

皮帶跑偏問題一直是困擾燃料輸送系統(tǒng)難題，此問題處理的好與壞，將直接關(guān)系到輸煤系統(tǒng)乃至影響機組的安全運行。首先應(yīng)做好基礎(chǔ)工作，皮帶機的制造與安裝應(yīng)符合設(shè)計標準和安裝要求，安裝托輥的傾角應(yīng)相同。選用調(diào)偏效果好，經(jīng)久耐用，價格合理的自動調(diào)偏托輥組。做好設(shè)備的定期點檢工作，及時消除造成皮帶跑偏的不安全因素。