胡海君

(太原向明智能裝備股份有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

隨著我國對環(huán)保要求的不斷提高，圓管帶式輸送機作為一種在整個輸送線路中實現(xiàn)對物料密閉輸送的散料清潔輸送裝備[1,2]，已被廣泛應用于煤礦、冶金、礦山、電力等行業(yè)中。在生產(chǎn)中，其故障排除與日常維護作為保證圓管帶式輸送機正常運行的必要措施，也顯得尤為重要。

圓管帶式輸送機是由呈六邊形或多邊形布置的托輥組將輸送帶強制卷成圓管狀進行物料輸送的裝置[3]，因其結構特點決定管狀輸送帶在運行過程中不會產(chǎn)生跑偏的現(xiàn)象，從而減少了維護費用，但是允許管狀輸送帶在滿足正常運行的條件下產(chǎn)生一定范圍的扭轉。在圓管帶式輸送機實際運行過程中，只要日常維護與關鍵點巡檢到位，管狀輸送帶就不會發(fā)生大角度扭轉的事故和造成重大損失。本文通過對兩例圓管帶式輸送機管狀輸送帶扭轉重大事故實例進行分析，并針對事故原因提出預防管狀輸送帶扭轉的合理建議，希望能為圓管帶式輸送機的設計與運維提供一些參考。

1 事故案例

1.1 案例1

某圓管帶式輸送機主要技術參數(shù)如表1所示。該項目機身桁架大部分在山區(qū)中，經(jīng)過林場、農(nóng)田、丘陵，線路較為復雜。其特點為：卸載部直線段長度僅為73.5 m，距機頭約1 400 m范圍內(nèi)有7處立面轉彎、6處平面轉彎及5處立體轉彎，71.4%的立體轉彎都處于此高張力區(qū)內(nèi)。

表1 案例1圓管帶式輸送機技術參數(shù)

該項目于2014年5月正式投入運行，在初期遇到惡劣天氣情況(主要是暴雨)時，管狀輸送帶偶有小幅度扭轉發(fā)生，都及時發(fā)現(xiàn)并進行了糾正，未影響正常生產(chǎn)，運行基本正常。

2017年7月，該機發(fā)生了一次重大管狀輸送帶扭轉事故，造成停產(chǎn)一周以上，直接經(jīng)濟損失達100萬元以上。

經(jīng)現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)：

(1) 一處管狀輸送帶接頭明顯損壞，出現(xiàn)了縮管現(xiàn)象，且已繞過機頭傳動部與張緊部進入了下輸送帶成管段內(nèi)。

(2) 上輸送帶全線反包，自機尾開始發(fā)生膠帶扭轉。管狀輸送帶承載段距機尾約2 800 m處扭轉+2 520°共7圈(沿膠帶運行，逆時針為正，下同)；管狀輸送帶承載段距機尾約3 950 m處扭轉-2 880°共8圈(沿膠帶運行，順時針為負，下同)，中間部分為正反扭轉交匯。

(3) 由于扭轉嚴重，承載段管狀輸送帶展開段的撐帶托輥組已無法保證輸送帶正常打開，導致無法開機運轉。

(4) 回程段管狀輸送帶全線為正常運行狀態(tài)，未發(fā)生扭轉與反包。

1.2 案例2

某圓管帶式輸送機主要技術參數(shù)如表2所示。該項目布置在山區(qū)，設備安裝在封閉通廓內(nèi)，冬季有供暖措施，非露天工作環(huán)境。其特點為：頭部雙滾筒雙電機驅動，機頭垂直重錘拉緊；自機尾開始在-3.75°坡段長度約123 m處為第一處凹弧段起點；距卸載部約236 m處為最后一處凹弧段終點，也是整機線路最大傾角24°起點。

表2 案例2圓管帶式輸送機技術參數(shù)

該機于2018年4月正式投入運行。由于線路布置原因機頭處始終處于拉緊狀態(tài)，管狀輸送帶在機尾凹弧處始終處于松弛狀態(tài)，承載段張口嚴重，不能滿足垂度要求，膠帶在運行到機尾處時抖動嚴重。

在2020年7月26日發(fā)生一次管狀輸送帶疊帶、反包及扭轉重大事故。此次事故導致圓管帶式輸送機停運5天，各項損失較大。

經(jīng)現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)：

(1) 管狀輸送帶在機頭過渡段不能正常展開，如圖1所示；疊帶翻轉180°后繞過傳動滾筒，如圖2所示，對輸送帶造成一定損傷。

圖1 非正常展開過渡段 圖2 疊帶180°繞過傳動滾筒

(2) 圓管帶式輸送機全線有兩處反包，第一處距機尾約100 m開始反包，長度約200 m后正常；第二處距機尾約880 m開始反包，長度約50 m后正常。

(3) 管狀輸送帶承載段自機頭開始扭轉，最大為-720°；自機尾開始扭轉，最大約200°，輸送帶邊緣有一定損傷。

(4) 由于扭轉嚴重，承載段管狀輸送帶展開段的撐帶托輥組已無法保證膠帶正常打開，導致無法開機運轉。

2 原因分析

上述兩個案例都是常見的六托輥結構，單向輸送物料，成管后輸送帶狀態(tài)如圖3所示。管狀輸送帶回程段搭接處位于回程段圓管狀最下部，斷面重心位置偏下，因此管狀輸送帶位置狀態(tài)相對穩(wěn)定，不易發(fā)生扭轉；管狀輸送帶承載段搭接處位于承載段圓管狀最上部，在空載時重心位置偏上，搭接處位置狀態(tài)不易保持穩(wěn)定，因此扭轉多發(fā)生在空載狀態(tài)下管狀輸送帶承載段；當帶載后，管狀輸送帶承載段搭接處相對位置較穩(wěn)定，上述案例也證明了此觀點。

圖3 六托輥組輸送帶成管狀態(tài)

當圓管帶式輸送機專用輸送帶穿入設備后需對其相對位置狀態(tài)進行調整，主要是利用PSK托輥作用于輸送帶的成形力、托輥與輸送帶之間產(chǎn)生的摩擦力使其相對位置狀態(tài)保持平衡而不動。如遇特殊天氣(如暴雨、大雪等)原因導致托輥與輸送帶的摩擦力降低、輸送帶橫向剛度變化等打破這種平衡狀態(tài)時就會導致管狀輸送帶發(fā)生扭轉，這也是野外布置的圓管帶式輸送機容易產(chǎn)生扭轉的主要原因之一。

2.1 案例1事故原因分析

(1) 本次事故主要是由于管狀輸送帶接頭損壞、縮管變形、輸送帶邊緣缺口或撕裂導致在機尾成管入口處受力發(fā)生變化產(chǎn)生反包，輸送帶搭接口反包是正反扭發(fā)生的主要原因。

(2) 由于機尾工作人員未能及時發(fā)現(xiàn)輸送帶反包，而圓管帶式輸送機一直以額定帶速運行，且70%以上的立體轉彎都處于距機頭約1 400 m高張力區(qū)內(nèi)，導致管狀輸送帶承載段運行至此區(qū)域內(nèi)扭轉幅度急劇增加。

(3) 卸載部直線段長度僅為73.5 m，管狀輸送帶承載段發(fā)生扭轉后可利用的有效調整距離太短，原撐帶托輥組失效導致無法正常開機。

2.2 案例2事故原因分析

(1) 由于機尾處輸送帶受力小，在管狀輸送帶承載段成管處形成搭接口反包是本次事故的直接原因。

(2) 加載不均勻、經(jīng)常輸送煤泥、物料粒度超過允許最大尺寸等是本次事故的主要原因。經(jīng)現(xiàn)場查證，輸送煤泥時在靠近機頭凹弧處容易形成爆管，已發(fā)生過類似事故。

(3) 總體線路布置導致靠近機尾處上下輸送帶松弛并超過垂度要求，機尾過渡段輸送帶運行狀態(tài)不穩(wěn)定是造成扭轉且無法整改的隱患。

上述兩個案例的共同點：都是由于在機尾成管段輸送帶搭接處發(fā)生反包、現(xiàn)場工作人員未能及時發(fā)現(xiàn)并糾正而引起扭轉事故。在以上兩案例中，管狀輸送帶回程段全程未發(fā)生扭轉。

張民翠等[4]對圓管帶式輸送機管狀輸送帶扭轉分析認為：在穿帶時由于受力不勻使初期運行狀態(tài)不穩(wěn)定、長時間運行造成的機械或輸送帶磨損、制造或安裝精度不足、在曲線段輸送帶變形、輸送帶自身特性及加載不均勻等都會引起扭轉。

3 改進

通過以上原因分析可知，線路的合理選擇、成管段壓帶托輥的合理布置、張緊力的合理計算等措施均可以減少管狀輸送帶扭轉事故的發(fā)生。

為有效避免圓管帶式輸送機管狀輸送帶扭轉事故的發(fā)生，提出如下建議：

(1) 總體線路合理選擇與布置是圓管帶式輸送機正常運行的關鍵，立面線路應盡量平緩，轉彎半徑在條件允許的情況下盡量選大，盡最大努力避免立體轉彎段出現(xiàn)。

(2) 單向輸送的圓管帶式輸送機在機尾過渡段應

設計合理的成管壓輥，保證輸送帶成管方向正確，確保不發(fā)生反包現(xiàn)象；機頭過渡段應設計能使管狀輸送帶有效打開、防止疊帶的保護措施，各種形式的撐帶/壓帶托輥組仍是最基礎、有效的保證手段，其他電氣保護、視頻影像監(jiān)控等只能作為補充和輔助報警措施。如果為雙向輸送則管狀輸送帶回程段的成管與展開同樣關鍵。

(3) 加強日常維護及巡檢，機頭尾上下過渡段、輸送帶接頭質量監(jiān)測與輸送帶邊緣破損檢查應作為重點工作內(nèi)容。

(4) 處理扭轉及反包事故應在低帶速下調整，防止事故擴大或二次傷害產(chǎn)生。