皮帶機(jī)規(guī)范和設(shè)計(jì)中的十個(gè)常見(jiàn)錯(cuò)誤和規(guī)避方法

摘要：皮帶機(jī)系統(tǒng)是多種散狀物料裝卸作業(yè)（包括采礦、煤炭和礦石加工、骨料和水泥制造）的生命線！人們將現(xiàn)代皮帶機(jī)系統(tǒng)用于比以前速度更快、體量更大貨物的裝卸任務(wù)，然而與用戶(hù)對(duì)于在盡量減少掉落物料的前提下更安全可靠地輸送散料的需求相比，皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)中的規(guī)范慣例已經(jīng)過(guò)時(shí)。那么在皮帶機(jī)設(shè)計(jì)中會(huì)遇到哪些常見(jiàn)的問(wèn)題，我們又如何前瞻性的規(guī)避呢 -- 馬丁工程為您講述皮帶機(jī)規(guī)范和設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)錯(cuò)誤以及問(wèn)題解決的建議。

關(guān)鍵詞：皮帶機(jī)系統(tǒng)，皮帶機(jī)設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)解決方案，清掃器

皮帶輸送機(jī)無(wú)論是由于超載、過(guò)度使用或疏忽（或者三者結(jié)合）而導(dǎo)致的濫用，似乎就好像設(shè)計(jì)師和制造商們提供的皮帶機(jī)系統(tǒng)非常強(qiáng)大，足以在任何惡劣條件下持續(xù)運(yùn)行。因此，人們認(rèn)為皮帶機(jī)是一種可以按公斤購(gòu)買(mǎi)的商品，而不是一種由數(shù)百種不同部件協(xié)同工作的精心設(shè)計(jì)系統(tǒng)。許多企業(yè)主只把皮帶機(jī)視為一種按照規(guī)定速度將散狀固體從A點(diǎn)輸送至B點(diǎn)的簡(jiǎn)單設(shè)備，而實(shí)際上，皮帶機(jī)是幾乎與所有主要工藝之間都存在相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)。在制訂設(shè)計(jì)規(guī)范階段走捷徑，可能會(huì)對(duì)安全性、生產(chǎn)力和環(huán)境產(chǎn)生驚人且深遠(yuǎn)的影響。許多決定都會(huì)對(duì)皮帶機(jī)系統(tǒng)的初始性能和未來(lái)性能產(chǎn)生影響。主流趨勢(shì)是皮帶機(jī)設(shè)計(jì)包括具有更低的風(fēng)險(xiǎn)、更強(qiáng)的可持續(xù)性、更低的生命周期成本的系統(tǒng)。不幸的是，以最低價(jià)格而不是生命周期成本采購(gòu)已經(jīng)成為常態(tài)。人們往往會(huì)將必要設(shè)計(jì)元素所需資金從資本消耗中轉(zhuǎn)移到運(yùn)行預(yù)算中（這是因?yàn)闊o(wú)法保持低標(biāo)設(shè)計(jì)的性?xún)r(jià)比，因而需要對(duì)其進(jìn)行修改以適應(yīng)變化的需求和條件，或者因?yàn)榻鉀Q原始設(shè)備缺陷所需的資金從未到位），但這種做法具有嚴(yán)重缺陷。

上述現(xiàn)象導(dǎo)致了大量高成本的問(wèn)題如：低效率運(yùn)行、事故、污染，以及可能縈繞皮帶機(jī)生命周期的訴訟。為了避免設(shè)施所有者和工廠管理者掉入“根據(jù)采購(gòu)價(jià)決定購(gòu)買(mǎi)與否”的陷阱中，專(zhuān)家們編制了一張匯總了十個(gè)最有可能導(dǎo)致皮帶機(jī)安全性、潔凈度和生產(chǎn)力隨著時(shí)間下降的常見(jiàn)設(shè)計(jì)的選擇清單。

一、不清楚要輸送的散狀物料是什么

數(shù)十年來(lái)，只用體積密度和靜止角來(lái)描述散狀固體已經(jīng)成為慣例。皮帶機(jī)設(shè)備制造商協(xié)會(huì)（CEMA）收到過(guò)無(wú)數(shù)關(guān)于只能在一張表格里查閱的散狀物料性質(zhì)的請(qǐng)求，就好像教科書(shū)中包含每種物料變化一樣。但這種方法可能導(dǎo)致明顯問(wèn)題。

一個(gè)簡(jiǎn)單的危險(xiǎn)例子可以通過(guò)考慮一個(gè)非常基本的要求來(lái)發(fā)現(xiàn)：噸位。皮帶機(jī)的主要用途是按照x t/h的速度將物料從一個(gè)地點(diǎn)輸送到另一個(gè)地點(diǎn)。若這一目標(biāo)無(wú)法得到有效實(shí)現(xiàn)，則所有其他要求都是次要的。但“CEMA標(biāo)準(zhǔn)550：散狀固體性質(zhì)”中含有八種不同的煤炭體積密度列表，密度范圍為600~980 kg/m3。這代表著一個(gè)很大的潛在平均體積密度變化量：-790± 190 kg/m3。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)可以滿(mǎn)足平均值要求的系統(tǒng)意味著吞吐量應(yīng)高于/低于設(shè)計(jì)量± 25%。此外，這八種煤炭列表的靜止角范圍為27-45°，相較于平均值的可能變化值為± 9°。根據(jù)平均值設(shè)計(jì)料斗或溜槽坡度可能意味著散狀物料根本不會(huì)流動(dòng)，或散狀物料自由流動(dòng)，無(wú)法通過(guò)溜槽幾何結(jié)構(gòu)加以充分控制。

用于確定特定散狀固體性質(zhì)的一組典型試驗(yàn)成本約為30000美元，然而系統(tǒng)停機(jī)的估計(jì)成本約為1000美元/分鐘。在一個(gè)皮帶機(jī)系統(tǒng)的整個(gè)生命周期內(nèi)，若通過(guò)測(cè)試能夠避免一次溜槽堵塞事故，則這個(gè)測(cè)試就是有價(jià)值的。

對(duì)于降低未來(lái)運(yùn)行成本至關(guān)重要的許多其他情況，也可以開(kāi)展討論。例如，在投標(biāo)申請(qǐng)書(shū)中往往不會(huì)如實(shí)敘述粒度和細(xì)粒物料百分比，這可能導(dǎo)致在合同履行過(guò)程中出現(xiàn)持續(xù)爭(zhēng)議。

建議：在完整預(yù)期水分和固結(jié)壓力條件下輸送實(shí)際散狀固體樣本，并利用相關(guān)信息來(lái)設(shè)計(jì)皮帶機(jī)系統(tǒng)。

二、在過(guò)渡段裝料

一種符合價(jià)格目標(biāo)的常用“技巧”是通過(guò)在皮帶機(jī)從水平段到凹槽段之間的過(guò)渡段上裝載物料的方式來(lái)縮短皮帶機(jī)總長(zhǎng)度。另一種通過(guò)縮短皮帶機(jī)總長(zhǎng)度來(lái)滿(mǎn)足價(jià)格目標(biāo)的方法是一種稱(chēng)為半槽過(guò)渡的設(shè)計(jì)技術(shù)。綜合采用在過(guò)渡段和半槽過(guò)渡段裝料的做法，可能導(dǎo)致皮帶磨損、溜槽磨損和溢出量增加。

皮帶機(jī)裝料區(qū)和卸料區(qū)距離縮短一米或一米以上（皮帶長(zhǎng)度縮短兩米）可使每臺(tái)皮帶機(jī)的成本降低15000-20000美元。此外，縮小容納皮帶機(jī)建筑尺寸也可節(jié)約成本。但這些成本節(jié)約措施都是有代價(jià)的。許多在過(guò)渡段和/或半槽過(guò)渡段裝料的設(shè)計(jì)均會(huì)立即導(dǎo)致運(yùn)行問(wèn)題。主要問(wèn)題是掉落物料，即：溢出和粉塵問(wèn)題。在從平尾滾筒到第一個(gè)滿(mǎn)槽托輥之間的過(guò)渡段上，皮帶是一個(gè)根據(jù)皮帶張力變化（由于裝載量變化造成）的難以建模的復(fù)雜3D表面?；旧蠠o(wú)法對(duì)該表面進(jìn)行準(zhǔn)確建模。因此，需要現(xiàn)場(chǎng)按照皮帶線對(duì)溜槽進(jìn)行調(diào)節(jié)，這會(huì)導(dǎo)致成本增加?，F(xiàn)場(chǎng)制造成本是工廠制造成本的10倍。

在設(shè)計(jì)中利用過(guò)渡段和/或半槽過(guò)渡段裝料會(huì)導(dǎo)致溜槽一開(kāi)始在過(guò)渡段內(nèi)與皮帶平行，但完全進(jìn)入凹槽段后，必須形成一條凸曲線才能保證溜槽緊跟皮帶。該屈曲會(huì)形成細(xì)粒物料的夾帶點(diǎn)，導(dǎo)致襯板和裙邊密封快速磨損，最終在皮帶上形成凹槽。在裝載最劇烈區(qū)域內(nèi)托輥上方的板和裙邊上形成的“半月形”磨損區(qū)域會(huì)導(dǎo)致大量掉落物料逸散，而這些逸散物料往往必須用手清理干凈。清理費(fèi)用、更加頻繁的密封和襯板維護(hù)，以及皮帶使用壽命縮短會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)中節(jié)約下來(lái)的15000~20000美元很快花光。在規(guī)格和設(shè)計(jì)階段中的該決定還會(huì)導(dǎo)致許多其他設(shè)計(jì)和維護(hù)問(wèn)題。

建議：采用為皮帶和帶寬推薦的全槽過(guò)渡距離。在經(jīng)過(guò)第一個(gè)全槽托輥之后再開(kāi)始裝料。

三、采用最小滾筒直徑

皮帶機(jī)主滾筒的直徑通常是按照皮帶制造商根據(jù)皮帶張力為皮帶和接頭壽命推薦最小直徑而選定的。通常而言，人們不承認(rèn)這些滾筒直徑可能太小，以至于其他部件無(wú)法正常發(fā)揮作用。使用較小的驅(qū)動(dòng)滾筒時(shí)，往往需要通過(guò)使用張緊輪來(lái)增大包角，從而確保產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)的足夠摩擦力。為了增大包角，張緊輪必須靠近驅(qū)動(dòng)滾筒，這會(huì)限制頭輪處的可用皮帶清潔空間，往往會(huì)導(dǎo)致張緊輪處出現(xiàn)嚴(yán)重堆積現(xiàn)象，致使張緊輪成為第一個(gè)與皮帶臟污側(cè)接觸的滾動(dòng)部件。當(dāng)使用尺寸較小的主滾筒時(shí)，在皮帶上下層之間用于安裝附件的空間不足，對(duì)皮帶的保護(hù)性能和防打滑性能產(chǎn)生影響。

建議：最佳做法是選擇直徑不小于600 mm（24英寸）的滾筒，或選擇比皮帶制造商推薦最小滾筒直徑大一號(hào)的滾筒直徑。

四、缺少靠近通道

皮帶機(jī)設(shè)計(jì)中缺少合適靠近通道的例子很多。皮帶機(jī)通常置于一側(cè)非?？拷鼔w的外殼或隧道中，因而沒(méi)有留出供維護(hù)人員沿著皮帶機(jī)改變行動(dòng)方向的空間。觀察門(mén)的位置可能比較奇怪，工作人員獲得的視野很小，以至于無(wú)法通過(guò)觀察門(mén)開(kāi)展檢查或維護(hù)工作。皮帶機(jī)與地板之間的距離也可能非常近，沒(méi)有留出用于清潔皮帶機(jī)底部的空間。此外，頭部滾筒周?chē)脚_(tái)和驅(qū)動(dòng)部件的位置往往不合理，導(dǎo)致工作人員無(wú)法靠近部件開(kāi)展合適的檢查或維護(hù)工作。

建議：遵循《散狀物料皮帶輸送機(jī)》中輸送機(jī)設(shè)備制造商協(xié)會(huì)關(guān)于通道的建議，安裝便于檢查和維修，位于戰(zhàn)略位置的觀察門(mén)。

五、用管道和導(dǎo)管覆蓋關(guān)鍵部件

皮帶機(jī)支撐結(jié)構(gòu)為工廠的氣源和水源的排布提供了便利性。但工廠往往會(huì)疏忽這些排布在皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)中的位置。公認(rèn)事實(shí)是，這些排布中的管道和導(dǎo)管往往會(huì)對(duì)皮帶限位開(kāi)關(guān)、皮帶清掃器、皮帶機(jī)卸料刮刀和回程托輥等關(guān)鍵部件的安裝和檢查造成阻礙。

導(dǎo)管和管道幾乎不需要維護(hù)或移位，而導(dǎo)管和管道周?chē)牟考枰?jīng)常檢查和維護(hù)。雪上加霜的是，這些管道通常位于皮帶機(jī)帶有走道的一側(cè)，而安裝該走道是為了為工作人員提供靠近皮帶機(jī)的通道。

建議：規(guī)定導(dǎo)管和管道不得堵塞或阻礙沿皮帶機(jī)分布關(guān)鍵部件的通道。頭部滾筒和尾部滾筒處的所有導(dǎo)管和管道都應(yīng)配備柔性導(dǎo)管下降裝置，以便與部件相連。

六、邊緣密封距離不足

皮帶機(jī)落料區(qū)內(nèi)襯板外側(cè)的自由皮帶邊緣被稱(chēng)為邊緣密封距離。皮帶機(jī)設(shè)備制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是，襯板內(nèi)部尺寸之間的距離等于水平帶寬的2/3（不考慮加固角）。歐洲標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是自由皮帶邊緣公式。標(biāo)準(zhǔn)皮帶邊緣用于計(jì)算皮帶輸送量，從而防止物料從承載托輥之間的皮帶邊緣掉落。上述現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中，沒(méi)有任何一個(gè)的邊緣距離足以容納為滿(mǎn)足當(dāng)今粉塵和溢出控制要求所需的皮帶防跑偏和密封系統(tǒng)。應(yīng)根據(jù)正確密封皮帶所需的距離來(lái)確定自由邊緣距離。皮帶防跑偏系統(tǒng)所需余量更多地是根據(jù)結(jié)構(gòu)和滾筒面寬度確定的，不會(huì)隨著帶寬變化產(chǎn)生明顯變化。

建議：無(wú)論帶寬是多少，用于密封皮帶和允許皮帶跑偏的自由皮帶邊緣都不得小于115 mm。

七、溜槽設(shè)計(jì)不良

近年來(lái)由于離散單元法（DEM）建模程序的使用，溜槽設(shè)計(jì)已經(jīng)得到改進(jìn)，但仍有很多溜槽是用草圖畫(huà)出來(lái)的，而不是設(shè)計(jì)出來(lái)的。然而，在未正確確定散狀固體性質(zhì)的情況下，使用離散單元法的結(jié)果可能會(huì)比使用老“經(jīng)驗(yàn)法則”設(shè)計(jì)方法獲得的結(jié)果更糟。即便是提供了關(guān)于散狀物料的明確規(guī)定，設(shè)計(jì)溜槽和滾筒結(jié)構(gòu)支架的方法主要是為了便于制造和安裝，而不是按照預(yù)期用途進(jìn)行設(shè)計(jì)（這需要合適的通道）。通常而言，帶有一條垂直支腿的A框架型頭部滾筒支架可保證比桌面框架設(shè)計(jì)更好的通道。

建議：測(cè)試散狀固體，并利用離散單元法，采用能夠代表最壞情況流量的散狀物料性質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)溜槽。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)確保不堵塞關(guān)鍵部件的通道，同時(shí)為維護(hù)和未來(lái)升級(jí)留出足夠通道。

現(xiàn)代落料區(qū)設(shè)計(jì)中包含既關(guān)注安全性又關(guān)注生產(chǎn)力的元素

八、皮帶清潔不充分

人們只能得出這樣的結(jié)論：隨著時(shí)間的推移對(duì)粉塵和溢料的要求會(huì)變得越來(lái)越嚴(yán)格，將需要更多更先進(jìn)的皮帶清掃器。通常皮帶清掃器的數(shù)量都不足，或皮帶清掃器的荷載率過(guò)低。此外，設(shè)計(jì)中提供的空間可能不足以開(kāi)展皮帶清掃器的適當(dāng)安裝和維護(hù)工作。在面臨價(jià)格目標(biāo)壓力的情況下，供應(yīng)商會(huì)選擇提供他們自己清楚無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)預(yù)期的設(shè)備。但游戲規(guī)則是使規(guī)格變得足夠模糊（使用“或同等”之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)），以至于供應(yīng)商在壓力下做出以下選擇：“滿(mǎn)足價(jià)格目標(biāo)或提供簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，并讓消費(fèi)者解決問(wèn)題。”

建議：將皮帶清潔性能規(guī)格納入皮帶機(jī)要求中。若頭部溜槽設(shè)計(jì)的空間無(wú)法安裝3臺(tái)清掃器，那么要把頭部溜槽設(shè)計(jì)為接近垂直的壁板，來(lái)捕獲回程帶料。

九、帶寬而非速度

通常，皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)運(yùn)輸速度可高達(dá)7.5~11.5 m/s。有些行業(yè)確定了最高輸送速度，以便限制散狀固體物料的破碎率和/或控制粉塵。雖然這些做法有其實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的根源，但它們往往難以達(dá)到價(jià)格目標(biāo)。粉塵和溢料與皮帶速度和噸位直接相關(guān)，而磨損是一個(gè)關(guān)于散狀物料流平方的函數(shù)。因此，應(yīng)仔細(xì)權(quán)衡帶寬和速度。

建議：遵循輸送機(jī)設(shè)備制造商協(xié)會(huì)《散狀物料皮帶輸送機(jī)》（第7版）中推薦的最大輸送速度。

粉塵和溢料與皮帶速度和噸位直接相關(guān)

十、無(wú)法升級(jí)

提出系統(tǒng)升級(jí)主體時(shí)，正常假設(shè)是提高皮帶轉(zhuǎn)速。除了驅(qū)動(dòng)部件和少數(shù)其他部件以外，唯一需要升級(jí)的就是每小時(shí)產(chǎn)量（噸）。通過(guò)改變轉(zhuǎn)速的方式來(lái)進(jìn)行升級(jí)往往會(huì)導(dǎo)致吞吐量下降而非上升，這是因?yàn)槲锪宪壽E或現(xiàn)有溜槽橫截面積變化會(huì)造成堵塞問(wèn)題，導(dǎo)致流量受限。很多設(shè)計(jì)中甚至沒(méi)有留出適度升級(jí)或添加部件所需的空間。只需在設(shè)計(jì)階段付出最小的努力，就可在增加很少或不增加制造或安裝成本的情況下，確保系統(tǒng)性能改善升級(jí)的靈活性。

建議：使用標(biāo)準(zhǔn)部件來(lái)滿(mǎn)足價(jià)格目標(biāo)，但在設(shè)計(jì)中留出解決問(wèn)題升級(jí)所需空間，從而滿(mǎn)足生產(chǎn)成本目標(biāo)。

該皮帶機(jī)距離隧道壁太近，以至于維護(hù)和升級(jí)非常困難

結(jié)論：

忽視上述問(wèn)題，并根據(jù)價(jià)格決定采購(gòu)與否，往往會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高于預(yù)算、安全性下降。在規(guī)格和設(shè)計(jì)階段解決上述問(wèn)題中的任何一個(gè)，都可以很容易地根據(jù)生命周期成本避免來(lái)證明其合理性。一旦這些問(wèn)題拖到制造、安裝和運(yùn)行階段，它們既有可能被糾正，也有可能無(wú)法糾正，但大部分情況下，此時(shí)解決這些問(wèn)題所需成本會(huì)高于在項(xiàng)目更早時(shí)段發(fā)現(xiàn)并解決它們時(shí)所需成本。關(guān)于如何計(jì)劃節(jié)約和更多安裝建議請(qǐng)聯(lián)系馬丁工程專(zhuān)家。

關(guān)于馬丁工程技術(shù)（昆山）有限公司：

馬丁工程（www.martin-eng.cn）是散狀物料輸送行業(yè)的全球制造商和領(lǐng)先方案提供商。我們的使命是使散狀物料輸送更清潔、更安全、更高效。公司創(chuàng)立于1944年，總部位于美國(guó)伊利諾伊州的Neponset，同時(shí)在世界范圍內(nèi)建立了包括子公司、許可制造商和授權(quán)經(jīng)銷(xiāo)商等在內(nèi)的全球網(wǎng)絡(luò)，分布于墨西哥、巴西、中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、南非、土耳其、印度尼西亞和印度全球超過(guò)50多個(gè)國(guó)家及地區(qū)。全球共有900多名雇員，能為世界上任何地區(qū)提供全球性服務(wù)。馬丁工程技術(shù)（昆山）有限公司是馬丁工程集團(tuán)在中國(guó)建立的全資子公司，致力于皮帶清掃器、空氣炮、振動(dòng)電機(jī)、定制化轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)工程、聲波吹灰器等全面解決方案，并提供專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。

自1944年，以革命性的球型振動(dòng)器的發(fā)明制造起家，一直到今天，馬丁工程對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新精神和企業(yè)文化的承諾是整個(gè)組織的定義價(jià)值和優(yōu)先事項(xiàng)。2008年，美國(guó)總部投資興建了全球散料輸送行業(yè)內(nèi)大規(guī)模的創(chuàng)新中心（CFI），涵蓋了散料實(shí)驗(yàn)室、金屬實(shí)驗(yàn)室、聚合物實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境實(shí)驗(yàn)室以及模擬實(shí)驗(yàn)室。在創(chuàng)新中心，我們不斷努力尋求新的解決方案來(lái)攻克散料輸送行業(yè)的挑戰(zhàn)。基于尊重知識(shí)、持續(xù)研發(fā)的價(jià)值傳統(tǒng)，馬丁工程技術(shù)在全球范圍內(nèi)擁有諸多品牌及知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)，并努力踐行商標(biāo)和專(zhuān)利權(quán)使用的合規(guī)性，積極為知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)貢獻(xiàn)自己的力量。

全國(guó)服務(wù)熱線：

+86 512 57035780

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。