◎ 蘭曉東

（東莞深赤灣港務(wù)有限公司，廣東 東莞 523000）

氣墊帶式輸送機(jī)又名氣墊輸送機(jī)，是20世紀(jì)70年代首先由荷蘭研究出的一種新型連續(xù)輸送設(shè)備。我國(guó)于20世紀(jì)80年代開始引進(jìn)該技術(shù)，80年代中期，我國(guó)自行研制的帶寬1 m、長(zhǎng)97 m的大型試驗(yàn)樣機(jī)安裝于北京礦務(wù)局王平村煤礦，從此拉開了氣墊輸送機(jī)在我國(guó)推廣應(yīng)用的序幕。

隨著全國(guó)散糧物流和深加工行業(yè)的發(fā)展，雙氣墊皮帶輸送機(jī)在散糧筒倉(cāng)，特別是港口碼頭的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，產(chǎn)能和效率也在逐年增大：從20世紀(jì)90年代國(guó)內(nèi)300～500 t·h-1的單氣墊輸送機(jī)到2000—2010年逐漸興起的1 000 t·h-1的雙氣墊輸送機(jī)，再到如今的1 500 t·h-1和2 000 t·h-1的雙氣墊輸送機(jī)。本文從某碼頭采用的進(jìn)倉(cāng)系統(tǒng)2 000 t·h-1氣墊輸送機(jī)流量達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題出發(fā)，結(jié)合該皮帶輸送機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)使用情況，對(duì)其可能的原因進(jìn)行了探討和分析。

1 主要技術(shù)問(wèn)題

1.1 氣墊輸送機(jī)原理

氣墊皮帶輸送機(jī)是薄氣膜為傳動(dòng)介質(zhì)傳送輸送帶及其上物料的輸送機(jī)[1]。其將輸送帶與托輥之間的滾筒摩擦變成輸送帶與盤槽間以空氣為介質(zhì)的流體摩擦，減小了運(yùn)行阻力，大大降低了能耗，性能穩(wěn)定的氣墊皮帶機(jī)故障率低，更試用于大型長(zhǎng)距離的散糧輸送，氣墊輸送機(jī)原理結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1[1-2]。

圖1 氣墊輸送機(jī)原理結(jié)構(gòu)圖

1.2 目前大流量氣墊輸送機(jī)普遍存在3個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題

大流量氣墊輸送機(jī)普遍存在3個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題。①很難達(dá)到設(shè)計(jì)流量，一般在1 500 t·h-1左右，浪費(fèi)了資源，影響了生產(chǎn)效率。②皮帶磨邊嚴(yán)重。③輸送機(jī)頭部和尾部粉塵大，積塵嚴(yán)重，極易造成火災(zāi)事故和粉塵爆炸事故發(fā)生。

2 設(shè)備故障原因分析

現(xiàn)根據(jù)有代表性的某型氣墊輸送機(jī)大樣圖為例進(jìn)行分析和計(jì)算，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。設(shè)計(jì)輸送量為2 000 t·h-1，皮帶寬度1 800 mm，水平總長(zhǎng)386.37 m，提升高度56.2 m，運(yùn)行速度3.15 m·s-1，驅(qū)動(dòng)功率355 kW×2=710 kW。驅(qū)動(dòng)裝置采用雙滾筒驅(qū)動(dòng)形式，設(shè)置在氣墊輸送機(jī)中部，氣墊輸送機(jī)設(shè)置形式見(jiàn)圖3。

圖2 氣墊輸送機(jī)工藝流程示意圖

圖3 氣墊輸送機(jī)設(shè)置形式圖

按雙氣墊輸送機(jī)常規(guī)的功率計(jì)算公式[3-4]，此設(shè)備的靜功率約為450 kW，因此選用710 kW的驅(qū)動(dòng)功率是足夠大的。然而該設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)了最大輸送量?jī)H能達(dá)到1 500 t·h-1的情況。初步分析認(rèn)為，此問(wèn)題主要是由于驅(qū)動(dòng)裝置至頭部改向滾筒之間的200 m下回程皮帶（即圖3的3—4段）出現(xiàn)了嚴(yán)重的飄帶引起的。

根據(jù)以往的氣墊輸送機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)，氣墊輸送機(jī)在空載時(shí)易發(fā)生飄帶現(xiàn)象，因?yàn)槌休d段在沒(méi)有物料壓住的情況下，皮帶容易被風(fēng)機(jī)完全吹起，空載阻力反而比重載阻力大[5]。圖3的3—4段回程皮帶基本等同于設(shè)備有200 m長(zhǎng)的部分一直處于空載運(yùn)行狀況。3—4段回程皮帶張力大于承載段的張力，飄帶后皮帶容易出現(xiàn)磨邊。若下氣室完全飄起，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大部分從下氣室泄出，可能會(huì)導(dǎo)致上氣室供氣不足，從而令上部分的承載段無(wú)法形成氣墊，導(dǎo)致承載段皮帶與盤槽壓死，加劇皮帶磨損，增加運(yùn)行阻力。

另外，采用中部驅(qū)動(dòng)的方式，頭部滾筒受到的總水平力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用頭部驅(qū)動(dòng)的布置方式。按目前710 kW的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算，3—4段的水平力約為710 kW/（3.15 m·s-1）=225 kN，頭部滾筒受到的總水平力約225 kN×2=450 kN；若采用頭部滾筒驅(qū)動(dòng)方式，頭部滾筒下部（回程段）的張力約為355 kW/（3.15 m·s-1）=110 kN，頭部滾筒上部（承載段）的張力約為225 kN，頭部滾筒受到的總水平力約225 kN+110 kN=335 kN，總水平力遠(yuǎn)小于中部驅(qū)動(dòng)的方式。因此，采用中部驅(qū)動(dòng)的方式，塔架受到的總水平力遠(yuǎn)大于采用頭部驅(qū)動(dòng)的方式。

對(duì)于粉塵大的問(wèn)題，以BC2-2型設(shè)備為例，其全程386 m的風(fēng)機(jī)共有9臺(tái)，但除塵點(diǎn)只有頭尾部，中部沒(méi)有泄氣帽或其他的泄氣裝置，導(dǎo)致絕大部分的風(fēng)只能從頭尾部泄出，造成運(yùn)行過(guò)程粉塵過(guò)大，而且尾部設(shè)計(jì)不合理，容易引起粉塵積累和摩擦起火等安全問(wèn)題。

3 解決的方案

3.1 回程皮帶段單獨(dú)供風(fēng)

將3—4段回程皮帶的氣室單獨(dú)供風(fēng)，在氣室中間采用隔板使兩臺(tái)風(fēng)機(jī)在供風(fēng)長(zhǎng)度范圍內(nèi)形成一獨(dú)立的供風(fēng)段，以減少氣流間的沖擊及避免因氣墊輸送機(jī)輸送距離長(zhǎng)而引起的壓力損失[4]。風(fēng)機(jī)的壓力及流量的配比是保證輸送帶平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵，目前國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)是通用型風(fēng)機(jī)，通常選用HYG4-12或HYG6-12型中高壓離心風(fēng)機(jī)，該種風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)廠家均可配套，用戶購(gòu)買配件較方便，但存在風(fēng)機(jī)壓力與流量的配比不能滿足氣墊輸送機(jī)的運(yùn)行要求等問(wèn)題。

3.2 增加泄氣閥

頭尾部粉塵大和飄帶問(wèn)題是缺少中部的泄氣裝置造成的。根據(jù)計(jì)算，氣墊輸送機(jī)在空載運(yùn)行和重載運(yùn)行時(shí)所需的壓力及流量是不一樣的，空載時(shí)支承輸送帶所需壓力及流量比重載時(shí)小，當(dāng)壓力和流量滿足空載運(yùn)行要求，在重載時(shí)則會(huì)出現(xiàn)拖帶現(xiàn)象；若壓力和流量滿足重載時(shí)要求，則空載時(shí)會(huì)出現(xiàn)飄帶現(xiàn)象。為解決該問(wèn)題，需要每隔18 m在氣室中增加一對(duì)泄氣閥，確保輸送帶不飄帶，也不會(huì)產(chǎn)生磨邊的現(xiàn)象（圖4和圖5）。為防止輸送帶飄帶及摩擦氣室上蓋板，氣室盤槽面上邊緣距輸送帶距離L的設(shè)定、輸送帶理論帶面距氣室盤槽面上邊緣距離H的設(shè)定均需考慮到輸送帶產(chǎn)生最大跑偏及空載時(shí)均不會(huì)擦到上蓋板的情況。

圖4 原氣室截面示意圖

圖5 改造后氣室截面示意圖

3.3 改變驅(qū)動(dòng)方式

把驅(qū)動(dòng)的位置改成頭部驅(qū)動(dòng)，頭部滾筒下部（回程段）的張力總水平力遠(yuǎn)小于中部驅(qū)動(dòng)的方式，而且改變驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)后，減少對(duì)11段和4段產(chǎn)生氣室的摩擦阻力，避免由于制造和安裝的精度原因引起設(shè)備運(yùn)行故障。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)除考慮氣墊輸送機(jī)正常運(yùn)行所需功率外，還對(duì)設(shè)備重載狀態(tài)下起動(dòng)所需功率進(jìn)行計(jì)算?？紤]氣墊輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)軸功率，然后計(jì)算氣墊輸送機(jī)重載起動(dòng)時(shí)使物料、輸送帶、托輥及滾筒等裝置產(chǎn)生加速度所消耗的附加功率，并考慮電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)合計(jì)算出起動(dòng)功率。

3.4 調(diào)整帶速

將帶速由3.15 m·s-1調(diào)整為3.5 m·s-1。對(duì)于相同寬度的輸送機(jī)，帶速越高，單位面積輸送帶上的物料就越少，氣膜就越厚，摩擦阻力就越小。根據(jù)計(jì)算并參照國(guó)外有關(guān)氣墊輸送機(jī)的技術(shù)及東莞深赤灣港務(wù)有限公司多年來(lái)制造氣墊輸送機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大輸送量的氣墊輸送機(jī)，當(dāng)輸送速度設(shè)計(jì)選型在3.5 m·s-1以上時(shí)，由于輸送帶單位面積上物料較少，在氣室盤槽與輸送帶之間更宜形成較厚的氣膜。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明和國(guó)外文獻(xiàn)記載，國(guó)外最大的氣墊輸送機(jī)速度常用是3～6 m·s-1，有的已達(dá)到了12～15 m·s-1。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只要?dú)饽ば纬珊?，氣室盤槽制作安裝精度高，速度在3.5～5 m·s-1是最經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的。

3.5 改造輸送帶尾部結(jié)構(gòu)

改造輸送機(jī)尾部，減少粉塵堆積。氣墊輸送機(jī)都是在靠近尾部的地方進(jìn)料，進(jìn)料時(shí)容易產(chǎn)生粉塵，為了防止粉塵從氣墊輸送機(jī)尾部溢出，在設(shè)計(jì)時(shí)采用密封罩將整個(gè)尾部密封好，并把原來(lái)的三托輥過(guò)渡改為亞鈴型單托輥過(guò)渡，防止托輥不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)檢查不到，避免安全隱患。為防止軸承過(guò)熱引發(fā)火災(zāi)，將所有托輥、滾筒的軸承座都設(shè)置于尾部密封罩的外側(cè)，便于檢修和更換。

3.6 改善風(fēng)量分布

氣孔的分布直接關(guān)系到輸送機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，這需要?dú)鈮|輸送機(jī)廠家理論計(jì)算、長(zhǎng)期測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)積累才能夠?qū)崿F(xiàn)。建議對(duì)該輸送機(jī)各分段氣室風(fēng)壓進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)空載和重載風(fēng)壓分布不均衡的部位進(jìn)行改造，通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)位置和改進(jìn)風(fēng)機(jī)配置等措施逐漸改善輸送機(jī)各分段的風(fēng)量分布情況。

3.7 受料和輸送角度調(diào)整

建議對(duì)皮帶進(jìn)料口擋料裝置進(jìn)行改進(jìn)，保障輸送機(jī)上部平衡，卸料不產(chǎn)生散料、沖偏等問(wèn)題，保障受料均勻和平衡。大輸送量的氣墊輸送機(jī)，對(duì)輸送角度也有一定的要求，不建議起升角度超過(guò)12°。

4 結(jié)論

氣墊輸送機(jī)所在企業(yè)根據(jù)提出的解決方案對(duì)一臺(tái)氣墊輸送機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造，有明顯的改善效果，但還需要一段時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)。