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        離散元素法用于大輸送量膠帶機溜槽優(yōu)化的實踐

        2017-08-16 13:18:00胡必珍范道榮
        水泥技術(shù) 2017年4期
        關(guān)鍵詞:輸送量膠帶機擋板

        胡必珍,范道榮

        離散元素法用于大輸送量膠帶機溜槽優(yōu)化的實踐

        Application of Discrete Element Method to Optimize Large Conveyor Belt Conveyor Chute

        Application of Discrete Element Method to Optimize Large Conveyor Belt Conveyor Chute

        胡必珍1,范道榮2

        本文結(jié)合印尼某廠膠帶機改造項目,利用離散元素法對大輸送量的膠帶機轉(zhuǎn)運溜槽中的物料進行模擬,并根據(jù)模擬結(jié)果對溜槽進行優(yōu)化,經(jīng)過工程實踐,取得了顯著的效果。

        離散元素法;大輸送量膠帶機溜槽優(yōu)化

        1 離散元素法用于大輸送量膠帶機溜槽優(yōu)化的原理

        離散元素法(DEM)是求解與分析離散系統(tǒng)的運動規(guī)律與力學(xué)特性的一種新型數(shù)值方法。離散元素法仿真產(chǎn)生了大量的中間信息,通過對這些數(shù)據(jù)信息的進一步分析,可以提取分析出溜槽中物料的數(shù)據(jù)和參數(shù)。其中,有些數(shù)據(jù)參數(shù)可以在物理系統(tǒng)中通過測量得到,而有些數(shù)據(jù)參數(shù)則只能從離散元素法的仿真分析中獲得。這些僅能從離散元素法的仿真分析中獲得的數(shù)據(jù)或參數(shù)突出顯示了離散元素法仿真在設(shè)計分析背景中的價值,它提供了物理實驗不能提供的洞察設(shè)計或生產(chǎn)過程信息的手段。通過對大輸送量溜槽中的物料進行模擬,根據(jù)物料的運行軌跡,適當(dāng)增加或改進槽型擋板和靴型溜板,最大限度降低物料的落差和速度,增加物料自身的包裹性,最大限度防堵防磨減少揚塵。

        2 運用離散元素分析法對大輸送量膠帶機溜槽進行優(yōu)化

        將溜槽和膠帶機的相關(guān)信息加載到離散元素分析的軟件中,該軟件根據(jù)物料的容重、速度、輸送量及卸料膠帶寬度等綜合因素模擬出物料的運行軌跡,根據(jù)運行軌跡及物料的速度判斷是否會有堵料、揚塵、局部磨損、跑偏等問題,如有相關(guān)問題,對溜槽的設(shè)計進行有針對性的調(diào)整。

        現(xiàn)以印尼某廠的膠帶機輸送項目為例,針對輸送量在2 000t/h以上的膠帶機溜槽,利用離散元素分析法,對初步設(shè)計的溜槽進行檢驗和優(yōu)化。該項目溜槽襯板材質(zhì)均為NM400。

        表1 運行條件

        2.1 運行條件(表1)

        2.2 溜槽優(yōu)化之前離散元素分析法分析結(jié)果

        圖1~4為膠帶機1至膠帶機2,溜槽優(yōu)化之前物料運行狀態(tài)模擬。

        圖1 三維視圖

        圖2 主視圖

        圖3 左視圖

        圖4 受料膠帶機頭部剖面圖

        如圖1和圖2所示,膠帶機的運行速度較小,物料直接落到受料膠帶上,散裝物料會增加膠帶的磨損,也會使受料膠帶上的物料加速困難。隨著時間的推移,物料慢慢堆積起來,如果物料沒有很快地從溜槽里溜走,很可能會造成堵料。圖3物料通過溜槽落到受料膠帶機的過程中,對溜槽側(cè)面的沖刷會造成溜槽側(cè)面有較大的磨損,并且這一段溜槽較溜槽其他部分更易磨損。圖4中物料偏心落在受料膠帶上,容易造成膠帶和導(dǎo)料槽的不均勻磨損以及膠帶機的跑偏。

        2.3 優(yōu)化之后利用離散元素分析法分析結(jié)果

        圖5~7為膠帶機1至膠帶機2,溜槽優(yōu)化之后物料運行狀態(tài)模擬。

        圖5 主視圖

        圖6 受料膠帶機頭部剖面圖

        圖7 左視圖

        如優(yōu)化之后的模擬圖所示,將調(diào)節(jié)擋板移至物料的拋物線上,并將槽型罩改良為上大下小型的調(diào)節(jié)擋板,物料在槽型罩的包裹和鞏固下,既減少了物料的揚塵,又使物料落在膠帶機2的中心線上,這樣可以讓膠帶的磨損和跑偏問題減小到最??;物料加速更好,溜子出口處物料堵塞風(fēng)險減小。

        2.4 優(yōu)化措施

        將擋板的位置往頭輪方向調(diào)整,距離頭輪距離1 550mm調(diào)整為1 200mm;將下部溜槽遠離膠帶機2尾輪處鋼板去掉。詳見圖8、圖9所示。

        圖8 優(yōu)化前

        表2 運行條件

        圖9 優(yōu)化后

        3 受料膠帶機磨損狀態(tài)模擬

        3.1 運行條件(表2)

        3.2 磨損情況優(yōu)化前后對比圖

        改進前(圖10、圖11),膠帶機3的運行速度較小,物料近似于垂直下落。物料呈散狀落入下一級膠帶機,對下一級膠帶機的沖擊較大,受料膠帶機帶面的磨損嚴(yán)重;也增加了轉(zhuǎn)運點的揚塵風(fēng)險;物料加速較慢,容易堆積。

        圖10 優(yōu)化前三維視圖模擬

        圖11 優(yōu)化前受料膠帶磨損情況

        優(yōu)化方案:將膠帶機的調(diào)節(jié)擋板的形狀由一塊平板改為上大下小的槽型,側(cè)視圖是一個光滑的曲面;增加勺型溜板。詳見圖12~16。

        圖12 優(yōu)化后三維視圖

        圖13 優(yōu)化后主視圖

        圖14 優(yōu)化后左視圖

        圖15 優(yōu)化后受料膠帶磨損情況

        圖16 優(yōu)化后溜槽

        優(yōu)化后,曲面槽型罩對物料進行包裹和鞏固,對物料有聚攏作用,減少了揚塵;勺型溜板對物料有導(dǎo)向作用,有利于物料的通過。優(yōu)化后,物料流和受料膠帶機運行方向相同,初速度和受料膠帶機相當(dāng),磨損降到最低;物料流和受料膠帶機運行方向相同,有助于物料落在受料膠帶的正中心(注:a兩個模擬基于相同的磨損指數(shù);b顏色條從下往上,表示不同速度的物料對應(yīng)的物料顏色,物料速度越大,顏色越紅,對溜槽和帶式輸送機的磨損也越大)。

        4 結(jié)語

        水泥廠大輸送量的膠帶機轉(zhuǎn)運點揚塵大,溜槽極易被磨損。通過離散元素法對膠帶機轉(zhuǎn)運點之間的物料狀態(tài)進行模擬,并根據(jù)模擬結(jié)果,對溜槽進行有針對性的改進,既能節(jié)約生產(chǎn)成本,又能提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)率,減輕工人的勞動強度,確保生產(chǎn)的正常進行?!?/p>

        TQ172.614

        A

        1001-6171(2017)04-0093-03

        通訊地址:1中材裝備集團有限公司,天津300400;2天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司,天津300400;

        2017-03-20;編輯:趙星環(huán)

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