劉協(xié)偉

（中交一航局安裝工程有限公司，天津 300457）

根據(jù)太鋼集團新建150萬t不銹鋼項目的規(guī)劃，太鋼在東山礦采場建設(shè)3×1 000 t/d回轉(zhuǎn)窯及其配套的活性石灰石運輸和儲存設(shè)施。其中，從3×1 000 t/d回轉(zhuǎn)窯到頭部受料倉的石灰石熟料運輸采用一條全密封圓管帶式輸送機（以下簡稱管帶機，如圖1）。

圖1 管帶機現(xiàn)場

太鋼管帶機由中國港灣公司總承包，工藝和桁架由德國KOCH公司設(shè)計，支架由天津水泥院設(shè)計，控制、監(jiān)視系統(tǒng)由中國港灣公司設(shè)計，管帶機現(xiàn)場的安裝調(diào)試由天津一航安裝工程有限公司承擔(dān)。

管帶機輸送距離為4 402 m，是當(dāng)時國內(nèi)最長的管帶機，成管直徑250 mm，正常帶速1.9 m/s，輸送能力200 t/h，動力依靠頭尾部各一臺315 kW低壓變頻電機提供，系統(tǒng)采用兩臺西門子S7-300系列PLC進行控制，采用兩臺西門子TP270-10觸摸屏提供人機操作界面，通訊采用profibus。

工程于2005年9月份開工，工程設(shè)計制作完成后，2006年3月開始進行了管帶機的現(xiàn)場安裝調(diào)試。并于2006年6月30日完成了全部管帶機的安裝調(diào)試工作。

1 管帶機項目的工藝技術(shù)要點和特點

管帶機是由呈六邊形布置的托輥把膠帶裹成邊緣互相搭接成圓管狀來輸送物料的一種新型帶式輸送機。具有環(huán)保、輸送線可沿空間曲線靈活布置、輸送傾角大、復(fù)雜地形條件下單機運輸距離長等特點（管帶機斷面如圖2所示），同時與普通帶式輸送機比較還具有建設(shè)成本低、使用可靠等優(yōu)點。

圖2 管帶機斷面圖

1.1 管帶機結(jié)構(gòu)要點

鋼結(jié)構(gòu)：分為驅(qū)動段/熟料卸料段。驅(qū)動段包含驅(qū)動輸送帶，包括展開段、卸料段和輸送帶張緊段所需的所有零部件。該部分由一段帶支撐梁的鋼結(jié)構(gòu)、用于驅(qū)動滾筒和改向滾筒的帶調(diào)節(jié)螺栓的支撐系統(tǒng)和用于扭力臂的力矩小車組成。過渡區(qū)域（輸送帶展開和閉合段）的結(jié)構(gòu)部分呈扇形展開。

返回段/熟料上料段：返回段包含輸送帶通過加料管道上料和用于輸送帶反轉(zhuǎn)的改向滾筒。返回段由一段帶支撐梁的鋼結(jié)構(gòu)、用于改向滾筒的帶調(diào)節(jié)螺栓的支撐系統(tǒng)組成。過渡區(qū)域（輸送帶展開和閉合段）的結(jié)構(gòu)部分呈扇形展開。

皮帶機橋架：皮帶機橋架包含輸送帶導(dǎo)向所需的所有零部件，同時也作為走道的支撐。橋架由一段帶承載托輥隔板的鋼結(jié)構(gòu)組成，由帶有縱梁和斜撐的鋼管結(jié)構(gòu)支撐。隔板有鋼板組成，鋼板均已倒角，上面安裝有承載托輥。

走道：走道用于靠近或進入管式皮帶機。帶防護欄桿（高度1 100 mm） 的連續(xù)走道（寬度750 mm，并行橋架寬度為850 mm）由扶手、橫桿和踢腳板組成，維護通道采用格柵板制造。

支座：支座用于支撐驅(qū)動段、返回段和輸送機橋架。支座由型鋼制造，放置在混凝土基礎(chǔ)上并使用地腳螺栓固定。

導(dǎo)料槽：導(dǎo)料槽必須保證被輸送物料安全、正常地加載到輸送帶上。導(dǎo)料槽鋼板和輸送帶之間的間距至少40 mm，輸送帶不得與加料溜槽接觸，側(cè)板和輸送帶之間的覆蓋件通過一個側(cè)面導(dǎo)向托輥支撐。

溜槽：溜槽用于將被輸送物料從管式皮帶機安全地轉(zhuǎn)移到設(shè)備的后續(xù)部分，溜槽必須定期檢查磨損情況。

輸送帶張緊：張緊系統(tǒng)保證輸送帶的正常運行，應(yīng)避免打滑和加料過多。張緊系統(tǒng)包括一個張緊小車，運行在燃煤卸料段下方的兩條導(dǎo)軌上并牽引輸送帶。小車的導(dǎo)向裝置通過在配重塔架內(nèi)上下運動的重錘來固定。重錘的導(dǎo)向裝置安裝在塔架113內(nèi)，配重箱的設(shè)計最大配重為12 t，內(nèi)部填入橋架上鋼板沖孔產(chǎn)生的廢鋼材（密度至少為5 t/m3）。配重箱及其內(nèi)部配重的總重量大約為13 t（第一次配重），必要時初次啟動時可按照KOCH公司監(jiān)管員的明確指令來減少或增加配重以得到更好的輸送帶運行特性。

張緊配重導(dǎo)軌位置必須使用可拆卸的安全隔柵板保護，防止無關(guān)人員進入。

1.2 管帶機性能特點

1）可廣泛應(yīng)用于各種物料的連續(xù)輸送。

2） 輸送物料被包圍在圓狀膠帶內(nèi)輸送，因此，物料不會散落及飛揚；反之，物料也不會因刮風(fēng)、下雨而受外部環(huán)境的影響。

3）膠帶被6只托輥強制卷成圓管狀，無輸送帶跑偏的情況，管帶機可實現(xiàn)立體螺旋狀彎曲布置，一條管狀帶式輸送機取代一個由多條普通膠帶機組成的輸送系統(tǒng)?？晒?jié)省土建（轉(zhuǎn)運站）、設(shè)備（減少驅(qū)動裝置數(shù)量） 投資，并減少了故障、設(shè)備維護和運行費用。

4）管帶機自帶走廊，可防止雨水對物料的影響，因此，選用管帶機后，可不再建棧橋，節(jié)省了棧橋費用。

5）輸送帶形成圓管狀而增大了物料與膠帶間的磨擦系數(shù)，故管帶機的輸送傾角可達30°，可減少膠帶機的輸送長度，節(jié)省空間位置和降低設(shè)備成本，實現(xiàn)大傾角（提升）輸送。

6）管帶機的上、下分支包裹形成圓管形，故可用下分支反向輸送與上分支不同的物料（但要設(shè)置特殊的加料裝置）。

7）由于輸送帶形成管狀，桁架寬度較相同輸送量的普通帶式輸送機棧橋窄，減少占地和費用。

2 管帶機施工過程中的要點和難點

2.1 施工要點

管帶機由尾部過渡段、成管段和頭部過渡段組成。尾部過渡段長54.22 m，其中最近落料漏斗中心距離成管過渡段結(jié)束的長度為12.725 m；承擔(dān)從儲料倉下6個出料漏斗接料和將皮帶從平面敞開狀卷成圓管的任務(wù)，尾部滾筒到導(dǎo)料槽段的托輥組布置與普通皮帶機的布置基本一致，只是增加了槽角調(diào)節(jié)裝置，逐步將平皮帶卷成圓管，導(dǎo)料槽段上托輥組布置如圖3所示。根據(jù)需要，通過調(diào)節(jié)板和槽鋼上孔的安裝相對位置調(diào)節(jié)托輥組的夾角，并可以通過調(diào)高螺栓調(diào)整各托輥組與皮帶的良好接觸，壓帶托輥組保證皮帶在成管前按照要求的位置、角度運行。

圖3 導(dǎo)料槽段上托輥組布置

成管過渡段是過渡段的關(guān)鍵段，本次設(shè)計采用兩組壓帶不銹鋼托輥組達到成管要求，兩組間距350 mm，壓輥組與管狀段第1組的間距為600 mm，依靠壓輥組前過渡托輥組的角度改變和壓輥組的作用，完成成管。兩組壓輥組與皮帶的夾角不同，第1組保持與水平成15°左右角度，第2組基本保持在水平，同時調(diào)節(jié)兩個壓輥組的高度，保證成管（如圖4）。

圖4 成管過渡段

圓管段采用6組托輥組成正六邊形保持皮帶的圓管特性。圓管段經(jīng)過7個山頭，3個大峽谷，共有8個大的水平彎和7個大的垂直彎，部分彎呈立體彎形式。

頭部過渡段的設(shè)置形式與尾部過渡段的設(shè)置形式基本一致，只是因為不需要接料而縮短了過渡的長度。

2.2 管帶機施工難點

1）山高路陡，運輸不便。東山是太原東側(cè)的最高峰，海拔1 000多m，大車順主道上山都比較困難，設(shè)備要運到沿線各沒有道路的施工點更困難。

2） 山區(qū)測量困難。太鋼公司在2003年請?zhí)瓏覝y量中心技術(shù)人員復(fù)核東山的幾個國家控制點，并且布設(shè)了數(shù)個新的省級點位，這才使整個施工測量網(wǎng)比較系統(tǒng)，但是相對于需要在每一個安裝位置都要精確到毫米級的要求，還有很多工作要做。

3）山路崎嶇，拼裝和就位困難。沿線很多地方?jīng)]有道路，坡度大，想找一塊平地很不容易，對20多m的桁架和幾十m的支架來說，實地現(xiàn)場拼裝是不現(xiàn)實的，不在就地進行拼裝，拼裝好的構(gòu)件再運到現(xiàn)場進行就位也不容易。

4）皮帶硫化牽引困難。沿線沒有電力，沒有好的錨固點，除頭尾段各幾十m平皮帶屬開放式外，其它全為密封的管狀，無法進行硫化，所以只能在頭尾段硫化，但是對單線長4.5 km，全長9 km多的高低起伏、左旋右轉(zhuǎn)的管帶機，長距離的牽引難度很大。

5）皮帶最后一個接頭制作困難。這么長的皮帶，單向牽引，最后的皮帶需的牽引力比較大，錨固點定位準(zhǔn)確與否，會直接影響牽引小車和配重位置，并直接影響皮帶的使用能力。

6）調(diào)試難。4 km多，幾萬組托輥，皮帶機又在山區(qū)通過，地形復(fù)雜，管帶機長度長，落差大，調(diào)試難度大。

3 管帶機的安裝工藝

測量必須及時準(zhǔn)確，全程采用全站儀測量。因為山地測量的難度較高，土建施工時存在一定的偏差，所以采取加大地腳板螺栓孔、制作大厚墊片方法，基本解決了土建偏差。在施工中，還出現(xiàn)了偏心基礎(chǔ)偏心方向錯誤的情況，雖然結(jié)構(gòu)已經(jīng)制作完成，只能重新加工，由此影響了硫化工作的開展。

通過校核，發(fā)現(xiàn)首級控制網(wǎng)在FK1-FK3網(wǎng)點間誤差在22 mm，經(jīng)與業(yè)主協(xié)商，將此22 mm平均分配在該區(qū)間的42跨基礎(chǔ)上，對整體的影響不大。

結(jié)合土建加密網(wǎng)，并滿足通視要求，將加密點設(shè)置在山頂或容易看到的地方，經(jīng)過一個多月的布設(shè)，完成49個加密點的布設(shè)和校核，并上報監(jiān)理和業(yè)主，獲得批準(zhǔn)。

在托輥安裝過程中要注意六邊形托輥組的安裝方向和位置，六邊形托輥組的水平下承載托輥應(yīng)安裝在皮帶前進方向，并且要注意與過渡段相鄰的成管段第一個托輥架上必須安裝托輥組。

托輥組間的過渡要平滑，盡量不要形成折線過渡，如果因特殊原因，須滿足管帶桁架的折彎余角小于等于1°。托輥組安裝完成后，使用線繩或鋼絲檢查同跨內(nèi)相鄰跨間的托輥組共面情況，小于3 mm為宜。

弧線段的弧度測量可以采用弦高法或測量弧頂和弧段內(nèi)桁架中心與地面測量中心的吻合性，直線段的直線度、曲線段的線輪廓度的誤差不得大于50 mm。

托輥組安裝初始位置一定要保證在安裝零位，也即各托輥組與支架的螺栓位置、托輥組的裝配螺栓位置要求全部在孔正中心。這樣能夠從實際上減少安裝誤差與設(shè)計理論值的偏離，有利于皮帶試運轉(zhuǎn)前對皮帶的跑偏原因進行分析。

注意結(jié)構(gòu)伸縮點的位置不要裝錯，太鋼工程伸縮點采用長螺栓孔形式，大約70 m左右設(shè)置一組，其它結(jié)構(gòu)形式與標(biāo)準(zhǔn)桁架沒有區(qū)別。

硫化牽引也是安裝過程難于操作的工序。管帶機牽引要解決的問題是：鋼絲繩穿管，牽引機著力點選擇，防止皮帶在牽引時過分扭曲、旋轉(zhuǎn)，最后一個接頭皮帶的張緊。穿鋼絲繩時，使用一臺小的卷揚機，用細(xì)鋼絲繩拖引大鋼絲繩，完成牽引鋼絲繩的穿管；牽引著力點選擇四支撐桁架節(jié)點，用鋼管搭設(shè)受力平臺，完成力的傳遞；牽引時皮帶的扭曲翻轉(zhuǎn)主要原因有兩個，一是托輥組與皮帶間力的作用，二是牽引鋼絲繩釋放扭力引起。對于第一種，采用人工將翻轉(zhuǎn)的皮帶校正，并檢查引起翻轉(zhuǎn)的托輥組，根據(jù)皮帶機走勢，進行不同部位托輥組調(diào)整，直線皮帶一般調(diào)整下平受力托輥，弧段一般調(diào)整側(cè)面托輥；第二種需要在牽引頭上布置一個萬向裝置，釋放鋼絲繩扭力。最后一個接頭，按照皮帶供應(yīng)商KOCH技術(shù)人員的計算，給出了張緊力和張緊長度，配重箱的位置，頭部和尾部各制作皮帶夾具，沿線用吊帶、葫蘆，并在沿線和頭尾作標(biāo)識，頭尾、沿線同時用人工張緊皮帶。

4 管狀皮帶機調(diào)整和試運行

太鋼管帶機所有的調(diào)試工作全部在KOCH調(diào)試人員的指導(dǎo)下進行，按照設(shè)計預(yù)期和調(diào)試大綱要求，調(diào)試速度為1.0 m/s。但是鑒于運轉(zhuǎn)前，皮帶各部受力狀態(tài)不同，所以剛啟動電機時，皮帶速度不能達到1.0 m/s，在皮帶低速狀況下監(jiān)視皮帶沿線跑偏情況，若有較大跑偏，立即停機，人工調(diào)正跑偏皮帶，調(diào)整托輥組（管狀皮帶調(diào)整跑偏的原理與平皮帶一致）。皮帶低速運轉(zhuǎn)1周后，沒有特殊情況，提高皮帶速度，在1.0 m/s狀態(tài)下運轉(zhuǎn)40 min左右，通常整個試運轉(zhuǎn)時間在40～50 h之間。

4.1 管帶機的調(diào)整方法

4.1.1 成管段的調(diào)整

如圖5所示截面A-A表示輸送帶理想位置，如果這種情況不能在所有工作狀態(tài)下滿足，那么在空載工作狀態(tài)下輸送帶可以出現(xiàn)輕微扭曲。如果是負(fù)載工作狀態(tài)，那么輸送帶搭接處必須在輸送帶承載段上方和返回段下方。圖中表示搭接位置太靠左，可調(diào)整承載托輥來進行糾正（如圖6所示）。選擇需要調(diào)整的托輥應(yīng)取決于搭接位置和每個托輥處輸送帶的擠壓情況，監(jiān)管員指定需要調(diào)整的托輥。

圖5 管帶機調(diào)整示意圖

圖6 托輥調(diào)整

4.1.2 糾正輸送帶跑偏

驅(qū)動段：啟動前驅(qū)動滾筒必須安裝成直線。調(diào)整承載段托輥可使輸送帶精確對準(zhǔn)。圖7表示承載托輥逆時針旋轉(zhuǎn)會引起輸送帶向左偏移，承載托輥順時針旋轉(zhuǎn)會引起輸送帶向右偏移。

圖7 驅(qū)動段

返回段：啟動前改向滾筒必須安裝成直線。調(diào)整改向段托輥可使輸送帶精確對準(zhǔn)。圖8表示回程托輥逆時針旋轉(zhuǎn)會引起輸送帶向左偏移，回程托輥順時針旋轉(zhuǎn)會引起輸送帶向右偏移。

圖8 返回段

4.1.3 管帶機張緊的調(diào)整

管帶機輸送帶張緊不足的表現(xiàn)有輸送帶運轉(zhuǎn)不連續(xù)；輸送帶不能正確形成管狀（六邊形）；成管段搭接位置變動；輸送帶與張緊的搭接輸送帶相反方向沿驅(qū)動滾筒偏移，此時應(yīng)增加配重，如圖9。管帶機輸送帶過分張緊的表現(xiàn)有：形成曲面段輸送帶形狀臂其他部分窄很多；輸送帶與張緊的搭接輸送帶相反方向沿驅(qū)動滾筒偏移，此時應(yīng)減少配重如圖10。

圖9 輸送帶張緊不足的調(diào)整

圖10 輸送帶過分張緊的調(diào)整

4.2 管帶機的調(diào)試

待管狀帶式輸送機安裝完畢，驗收合格后，減速機及潤滑部分加滿油進行空負(fù)荷調(diào)試。觀察減速機、電機、滾筒、皮帶等設(shè)備的運行情況，記錄好減速機、電機、滾筒的發(fā)熱及震動情況。特別要注意觀察過渡段皮帶運行情況，看過渡段能否把平皮帶卷為管狀皮帶，把管狀皮帶變?yōu)槠狡?，?dāng)不起作用時，要調(diào)整過渡段的托輥。當(dāng)管狀皮帶的重合部分不在6個托輥正上部時，要調(diào)整托輥。

調(diào)試后要求：皮帶的重合部分在六個托輥正上部；管狀皮帶不發(fā)生蛇轉(zhuǎn)；托棍與皮帶接觸良好；減速機、電機的振動、溫度要達到要求；啟動和停止時，拉緊裝置工作正常，膠帶無打滑現(xiàn)象；不得有刮傷膠帶和不允許的摩擦現(xiàn)象存在；上煤時，全部托輥應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活；軸承工作溫度應(yīng)穩(wěn)定，滑動軸承溫度＜65℃，滾動軸承溫度＜80℃；軸承與轉(zhuǎn)動部分無異常狀態(tài)；無漏油、滑油現(xiàn)象；控制系統(tǒng)正確，運行操作靈活；出力達到標(biāo)準(zhǔn)；聯(lián)鎖和各事故按鈕工作良好；導(dǎo)料槽橡膠裙板和膠帶之間的間隙合適；液力偶合器無發(fā)熱現(xiàn)象。

5 結(jié)語

太鋼管帶機的順利完工，填補了中港和一航安裝公司管帶機施工空白。在施工過程中通過大家積極的準(zhǔn)備，共同的努力，公司的強力支持，德國專家的全力指導(dǎo)，順利完成了4.5 km的全密封管帶機安裝調(diào)試，解決了在山區(qū)施工的測量、道路等種種困難，解決了長距離管帶機硫化工藝難題。最后實際調(diào)試時間為42 d，開創(chuàng)了管帶機調(diào)試的新記錄，也得到了業(yè)主的好評。

參考資料：

[1] 管帶機操作說明書[R].德國KOCH公司.

[2]JB/T 10330—2002，圓管帶式輸送機[S].