王曉斌

(華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電分公司，江蘇 句容 212413)

0 引言

帶式輸送機(jī)是火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的主要設(shè)備，其運(yùn)行狀況直接影響發(fā)電機(jī)組的燃煤供應(yīng)[1]。帶式輸送機(jī)因頭部清掃器清掃效果不良，膠帶回程段工作面會(huì)攜帶殘留物料，造成環(huán)境污染和膠帶跑偏。為解決此難題，部分制造廠家設(shè)計(jì)制造了好幾代僅能用于單向運(yùn)行帶式輸送機(jī)的頭部清掃器，安裝臺(tái)數(shù)越來越多，制造成本也越來越高，但清掃效果始終不盡如人意且易損傷膠帶，存在安全隱患。因此，設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、使用可靠、應(yīng)用范圍廣和清掃效果好的清掃器是業(yè)內(nèi)用戶共同需求。

1 頭部清掃器安裝及作用

帶式輸送機(jī)膠帶工作面上殘留物料會(huì)撒落至回程段地面，造成環(huán)境污染；殘留物料也會(huì)黏結(jié)在托輥或滾筒上，造成膠帶跑偏。頭部清掃器主要用于帶式輸送機(jī)膠帶工作面上殘留物料的清掃，安裝于帶式輸送機(jī)頭部滾筒處，為了改善清掃效果和保護(hù)膠帶，頭部清掃器應(yīng)具有補(bǔ)償和退讓功能，以降低安全風(fēng)險(xiǎn)。為進(jìn)一步改善清掃效果，大部分制造廠家要求用戶在帶式輸送機(jī)頭部滾筒處安裝兩道清掃器，但清掃始終達(dá)不到預(yù)期效果。

常見的頭部清掃器不能應(yīng)用于雙向運(yùn)行的帶式輸送機(jī)，為解決此問題，部分用戶在帶式輸送機(jī)的頭、尾部滾筒處各安裝1道或2道頭部清掃器。膠帶變向運(yùn)行時(shí)，位于尾部的清掃器，尤其是第1道清掃器的刀頭磨損后會(huì)導(dǎo)致膠帶再次變向運(yùn)行，刀頭近物料端與膠帶存在一夾角，夾角處殘留物料會(huì)引起刀頭與膠帶分離，清掃效果更差。

2 常見的頭部清掃器

2.1 合金刀頭頭部清掃器

合金刀頭頭部清掃器主要由刀頭、刮板、橡膠緩沖塊和支架組件組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該頭部清掃器的刀頭選用合金材料，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，表面硬度較高[2]，使用壽命較長(zhǎng)，但在實(shí)際安裝和使用過程中存在以下缺點(diǎn)和安全隱患。

(1)清掃器應(yīng)具有的補(bǔ)償和退讓功能都靠橡膠緩沖塊自身具有的彈性來實(shí)現(xiàn)，補(bǔ)償和退讓功能不完善，補(bǔ)償和退讓量小。

圖1 合金刀頭頭部清掃器

Fig.1 Alloy cutter head cleaner

(2)清掃器的刀頭和刮板合件采用分段式結(jié)構(gòu)，每段之間不可避免地會(huì)存在間隙，膠帶工作面殘留的物料不可能被完全清掃干凈。

(3)因刮板外形尺寸較大，安裝清掃器時(shí)需在帶式輸送機(jī)頭部漏斗護(hù)罩兩側(cè)板上切割矩形孔，孔與支架組件間采用橡膠板密封，密封效果差，橡膠板易破損，撒煤、揚(yáng)塵現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。

(4)受安裝條件限制，清掃器回轉(zhuǎn)中心與刀頭和膠帶的接觸點(diǎn)連線不可能處于滾筒切線方向。膠帶運(yùn)行過程中，膠帶存在的損傷凸起會(huì)對(duì)刀頭產(chǎn)生沖擊，形成逆時(shí)針方向的力矩，刮板易發(fā)生彎曲塑性變形，存在損傷膠帶的安全隱患。

因合金刀頭頭部清掃器存在以上缺點(diǎn)和安全隱患，現(xiàn)在已基本退出市場(chǎng)。

2.2 聚氨酯刀頭頭部清掃器

聚氨酯刀頭頭部清掃器主要由刀頭、支架組件、支座及補(bǔ)償和退讓裝置組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 聚氨酯刀頭頭部清掃器

Fig.2 Polyurethane cutter head cleaner

聚氨酯刀頭頭部清掃器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，刀頭采用聚氨酯材料整體制成，采用兩道布置安裝方式，其清掃效果優(yōu)于合金刀頭頭部清掃器，但存在以下缺點(diǎn)：(1)刀頭選用聚氨酯材料，其使用壽命比合金刀頭短；(2)由于采用兩道布置安裝方式，制造成本較高；(3)因刮板外形尺寸較大，安裝第1道清掃器時(shí)需在帶式輸送機(jī)頭部漏斗護(hù)罩兩側(cè)板上切割矩形孔，孔與支架組件間采用橡膠板密封，密封效果差，橡膠板易破損，安裝第2道清掃器時(shí)同樣會(huì)出現(xiàn)以上問題。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)基本都采用聚氨酯刀頭頭部清掃器，因安裝、調(diào)整和維護(hù)的差異，使用效果達(dá)不到預(yù)期。

3 雙向清掃器設(shè)計(jì)思路

清掃效果良好、安裝要求不高、密封可靠和應(yīng)用范圍廣應(yīng)是頭部清掃器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，同時(shí)還要力求設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、較易實(shí)施、調(diào)整方便、制造成本低。

新設(shè)計(jì)的清掃器采用整體式刀頭或兩道沿膠帶縱向錯(cuò)開分段間隙布置的刀頭，以避免分段式刀頭清掃器清掃不徹底的問題。常見的頭部清掃器只適用于單向運(yùn)行的帶式輸送機(jī)，是因?yàn)榈额^結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不對(duì)稱，只要合理設(shè)計(jì)刀頭結(jié)構(gòu)且采用對(duì)稱布置安裝就能解決此問題。采用柔索替代剛性支架，設(shè)計(jì)密封可靠的支座和滑塊，可解決密封不良的問題。雙向清掃器的補(bǔ)償和退讓功能的實(shí)現(xiàn)不存在技術(shù)難點(diǎn)，只要保證補(bǔ)償和退讓量合適、動(dòng)作可靠正確就能滿足使用要求。

4 雙向清掃器設(shè)計(jì)方案

新設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)用雙向清掃器主要由刀頭、刀座、緊定螺釘、鍍鋅鋼絲繩、支座、滑塊、中空絲桿、螺母、碗形墊圈、圓柱螺旋壓縮彈簧、座圈和鎖緊套組件組成[3]，其結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。

圖3 雙向清掃器

Fig.3 Two-way cleaner

4.1 雙向清掃器本體設(shè)計(jì)

雙向清掃器本體由刀頭、刀座、緊定螺釘和鍍鋅鋼絲繩組成，刀頭采用整體式結(jié)構(gòu)，2道清掃器對(duì)稱布置；刀座采用分段式結(jié)構(gòu)，適用于雙向運(yùn)行的帶式

圖4 支座和滑塊安裝示意

Fig.4 Support and slider installation

輸送機(jī)；刀頭和鋼絲繩均穿入刀座中，與緊定螺釘組成雙向清掃器本體。整體刀頭選用40CrMo材料，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，表面硬度達(dá)56～60 HRC；刀座選用Q345B材料；鋼絲繩選用鍍鋅鋼絲繩[3]，防止腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命，其相當(dāng)于常見清掃器的支架。

雙向清掃器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，刀頭和刀座在鋼絲繩上定位調(diào)整方便、固定可靠。

4.2 補(bǔ)償和退讓裝置設(shè)計(jì)

由圖3可以看出，補(bǔ)償和退讓裝置由支座、滑塊、中空絲桿、螺母、碗形墊圈、圓柱螺旋壓縮彈簧、座圈和鎖緊套組件組成，中空絲桿、螺母、碗形墊圈、圓柱螺旋壓縮彈簧和座圈只需于一側(cè)布置安裝。圓柱螺旋壓縮彈簧采用65Mn材料，其余零部件采用20鋼和Q345B材料。補(bǔ)償和退讓裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，固定可靠，密封優(yōu)良，安裝調(diào)整方便。

4.3 鎖緊套設(shè)計(jì)

鎖緊套組件由外螺紋套、緊定螺釘、內(nèi)螺紋套、鎖緊環(huán)和壓圈組件組成(如圖5所示)，鎖緊環(huán)選用42CrMo材料，調(diào)質(zhì)處理，其余零件選用45鋼材料。鎖緊環(huán)采用圓錐環(huán)狀結(jié)構(gòu)(如圖6所示)，小徑端切割成4段圓弧，組成可收縮的四爪結(jié)構(gòu)。

圖5 鎖緊套組件

Fig.5 Locking sleeve assembly

圖6 鎖緊環(huán)

Fig.6 Locking ring

鎖緊套與鋼絲繩裝配時(shí)，先將鋼絲繩依次穿過內(nèi)螺紋套、壓圈、6只鎖緊環(huán)和外螺紋套；調(diào)整鋼絲繩至合適長(zhǎng)度后，擰緊外螺紋套上的2只緊定螺釘，將外螺紋套準(zhǔn)確定位在鋼絲繩上，再套上內(nèi)螺紋套并擰緊。擰緊過程中鎖緊套的四爪緊扣在鋼絲繩上，鎖緊套組件進(jìn)一步與鋼絲繩牢固連接。

5 雙向清掃器安裝和調(diào)試

先按圖7在頭部漏斗兩側(cè)板上切割兩個(gè)腰形孔，保證雙向清掃器安裝后第1道刀頭低于滾筒水平中心線；再按圖3組裝刀頭、刀座、緊定螺釘和鋼絲繩，把兩端鋼絲繩分別從漏斗兩側(cè)板腰形孔處抽出；最后在一端依次安裝支座、滑塊、中空絲桿、螺母、碗形墊圈、圓柱螺旋壓縮彈簧、座圈和鎖緊套組件，另一端依次安裝支座、滑塊和鎖緊套組件。兩端安裝時(shí)確保鋼絲繩長(zhǎng)度足夠，安裝結(jié)束后切除多余的鋼絲繩。

圖7 雙向清掃器安裝和調(diào)整示意

Fig.7 Two-way cleaner installation and adjustment

按圖7調(diào)整支座上的螺釘，移動(dòng)滑塊，保證鋼絲繩兩端都處于近回轉(zhuǎn)軸線，與滾筒母線形成5°±1°的夾角，調(diào)整結(jié)束后鎖緊螺釘螺母。然后調(diào)整中空絲桿上的螺母，壓縮圓柱螺旋壓縮彈簧，測(cè)量清掃器本體的向下?lián)隙?應(yīng)不大于3 mm)，保證圓柱螺旋壓縮彈簧的預(yù)緊力合適，清掃器具有補(bǔ)償功能。帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中，膠帶存在的損傷凸起經(jīng)過刀頭時(shí)，圓柱螺旋壓縮彈簧會(huì)被進(jìn)一步壓縮，清掃器便具有退讓功能。

6 雙向清掃器的應(yīng)用

雙向清掃器的刀頭采用兩道對(duì)稱布置安裝方式，能應(yīng)用于雙向運(yùn)行的帶式輸送機(jī)；雙向清掃器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形尺寸小、自身質(zhì)量小、安裝條件要求低、原有結(jié)構(gòu)件改動(dòng)小、密封可靠；雙向清掃器安裝位置變更容易，安裝后調(diào)整方便，能保證被清掃下的物料順暢落入頭部漏斗中，避免出現(xiàn)漏斗內(nèi)積料和漏斗溢料情況。

輸煤系統(tǒng)有些設(shè)備配置帶式輸送機(jī)，如折返式斗輪堆取料機(jī)，其尾車上的頭部滾筒處無法安裝頭部清掃器，膠帶回程段工作面攜帶的殘留物料撒漏嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)工作量大。該雙向清掃器只需加裝簡(jiǎn)易支架后便可安裝于雙向運(yùn)行帶式輸送機(jī)的所有滾筒處。

7 結(jié)束語

該雙向清掃器在華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電分公司裝船機(jī)尾車頭部滾筒處安裝后，使用半年多以來，未出現(xiàn)任何故障，清掃器工作可靠，補(bǔ)償和退讓裝置動(dòng)作正確，清掃效果優(yōu)良。目前，該雙向清掃器已申請(qǐng)中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明和實(shí)用新型專利，并在其他電廠輸煤系統(tǒng)帶式輸送機(jī)上推廣使用。