管状胶带机设计特点介绍

目目 录录 1 管带机的发展及其优势 1 2 管带机的结构特征 2 3 线路布置 5 4 管带机安全保护措施 5 5 设计计算 6 6 蒲圻电厂管带机布置简介 7 7 结语 16 1 管状胶带机设计特点介绍管状胶带机设计特点介绍 中南电力设计院 董丽华 摘要 本文结合蒲圻电厂工程管状胶带机招评标工作成果介绍管状胶带机设计特点 并着 重介绍蒲圻电厂工程管状胶带机安全保护措施 胶带机功率计算及参数选择 供类似项目设 计参考 关键词 管带机 胶带 过渡段 成形段 安全系数 扭曲 跑偏 运行阻力系数 附加阻力 电 机功率 蒲圻电厂工程除灰用管状胶带机是将灰库下的调湿灰送至灰场 管带机的评标工作于 2003 年 5 月下旬在武汉举行 投标的厂家是北京华电 代表日本普利斯通公司 和上海精 裕 代表日本三菱公司 在评标过程中 我们从国内唯一一家代理日本普利斯通公司生产 胶带的厂家 浙江双箭橡胶股份有限公司也取得了一些资料 本文结合蒲圻电厂工程管状胶 带机招评标工作成果介绍管状胶带机设计特点 1 1 管带机的发展及其优势管带机的发展及其优势 随着人们对环境的要求越来越高 管带机作为一种密闭输送物料的运输工具 已经越来 越多地应用在许多行业中 目前 这种技术在 32 个国家广为应用 我国于九十年代从日本 普利斯通 TPE 公司 Bridgestone TPE CO TLD 前身即 JPC 公司 引进了管带机设计制造 技术 在国内开始了管带机的设计制造工作 并为国内贵州翁福肥厂 四川宜宾电厂 秦皇 岛港矿码头 青岛盐湖集团公司 100 万吨项目部 华能济宁电厂等企业设计 制造 安装了 管状胶带机 管带机与普通带式输送机相比 其优点表现在 1 管带机基本上是密封物料输送 可省去建普通胶带输送机廊道的费用 可防止所输送 物料遭受雨水或风吹 可防止在运送物料过程中污染环境 2 可在水平平面和竖直平面拐弯 水平方向最大弯曲角度达 90 度 最小弯曲半径为管 径的 300 倍 3 可设计成大倾角的输送机 最大倾角可以达到 30 4 采用管带机可以省去普通胶带输送机改变方向的转载处的相应机构 降低设备的投资 5 回程也可设计成输送物料 2 6 特别适合于长距离 陡峭 转弯的复杂地形布置 具有较好的经济性和实用性 最适 用于地理位置和地形复杂的电厂 港口和矿山使用 7 特别适用于输送对环境具有污染性的物料 如 煤炭 水泥 粉煤灰等 2 2 管带机的结构特征管带机的结构特征 管带机是在普通带式输送机的基础上发展起来的一种新型带式输送机 它同样是靠摩擦 运动 并利用按一定间距布置的多边形 正六边形最好 托辊组强制使胶带卷成圆管状 如 图 1 所示 其工作过程是 物料从尾部加料漏斗处进入加料段 输送带由平形变为 u 形 再 经过过渡段逐渐变为圆管状 把物料包住密闭运行 输送到头部过渡段时 圆管状输送带由 u 形渐渐展开成平形 把物料卸掉 承载回程分支输送带也可形成圆管状运行 或回程分支 以平形运行 2 1 胶带 3 胶带是管带机承载物料的承载件和牵引件 管带机使用的胶带主要有 尼龙 聚酯织物 芯和钢丝绳芯胶带 如图 2 所示结构 管带机要有良好的弹性 纵向柔性 适当的横向刚性 和抗疲劳性能 对带芯要求严格 带芯必须具有一定的强度和牢度 两边搭节部分要有良好 的可挠曲性 以保证胶带在成管后的密封性和稳定性能 胶带两边搭接的长度推荐为管径的 1 2 则带宽与管径的关系为 B 1 2 d管 式中 B 胶带的宽度 m d管 管带机的管 径 m 管带机与其它输送带不同技术指标是横向刚性 这是管带机胶带独特技术指标 而且每 条胶带的宽度不同 厚度不同 它的刚性就不同 胶带刚性通常的测量方法时 取 75 mm 长 的胶带 用 105g 400g 的力垂直作用在胶带上 测得的弹力值为胶带的刚性强度 胶带型号的选择要考虑胶带的最大张力值 输送距离 使用条件及安全系数 胶带的安全系数是一个经验值 应考虑安全 可靠 寿命 制造质量 经济成本 启动 系数 现场条件等多方面的因素 依据 DT 安全系数 n 的推荐 对钢丝绳芯输送带 n 7 9 运行条件好 倾角小 强度低 取最小值 反之 则取最大值 依据浙江双箭提供的安全系数 n 为 当输送距离在 1km 以内时 宜适用尼龙芯胶带 安 全系数最小取 12 其使用伸长率不得大于 2 当输送距离大于 1km 时 宜适用用钢丝绳芯 胶带 安全系数最小取 7 其使用伸长率不得大于 0 2 蒲圻电厂输灰用管带机的现场条件较差 在编标时 我们要求胶带的安全系数不小于 8 可华电在评标过程中坚持 n 7 即可 这样他们就可以选择 ST630 的胶带 而上海精裕在 保证安全系数不小于 8 的情况下 选 ST1600 的胶带 在最终的技术协议中 华电还是应技 4 术规范书安全系数的要求 选用 n 9 3 ST800 的胶带 2 2 托辊 管带机托辊主要有六边形托辊组 槽形过渡托辊组 槽形过渡托辊组用于头部和尾部的 过渡段 其结构和布置间距与普通带式输送机相同 根据过渡段长度可选用 10 20 30 45 60 几种 六边形托辊组的布置间距随管带机圆管直径的增大而增大 在确定 间距时 还应考虑到输送物料的松散密度转弯半径和弧段类型等 上海精裕对 250 的管带 机 直线段间距为 1600mm 弯曲段间距为 800mm 可华电承诺对 250 的管带机 直线段间 距为 1600mm 弯曲段间距为 1100mm 可以保证胶带不跑偏 由于管带机卷成管状 中间段一般不设栈桥 因此对管带机辊子的防水性能要求较高 上海精裕根据 GB10595 89 提供的标准为 托辊辊子以 550r min 旋转时防水托辊 指接触型 密封 在浸水工况下 连续运行 24 小时后进水量不得超过 5g 2 4 桁架和支架 由于管带机可以沿着地平线和架空等多种布置形式 根据现场的需要而定 为了安装管 带机托辊架 因此管带机一般选用如图 3 形式的框架 即桁架 支撑选用圆钢管人字形支 架 由于管带机桁架已有足够刚度 则可在两边另加人行通道和检修通道 从而取代输送机 栈桥 2 5 其他部件 5 驱动装置 传动滚筒 改向滚筒 拉紧装置 头尾架 导料槽 头部护罩 漏斗 尾部 护罩 头部清扫器 空段清扫器等部件结构与普通带式输送机结构完全一致 3 3 线路布置线路布置 3 1 布置线路应注意的问题 1 管带机可以实现空间曲线输送线路布置 当具有较多的弯曲段时 最好使弯曲段的数 量和方向在输送机两侧对称布置 以保证胶带在运行时张力在其横断面上均匀分布 减少扭曲 2 管带机的过渡段长度主要由胶带的伸长率和横向刚度决定的 在过渡段 胶带由平形 变成圆形 此时胶带的边缘将被拉伸 并由此产生附加应力 如果过渡段太短 则胶 带边缘将产生很大的附加应力 使其过早地疲劳破坏 严重时甚至使胶带边缘撕裂 如果过渡段太长 又将缩短整个输送线路的密封长度 对尼龙帆布胶带 过渡段长度 通常取 Lg d管x25 钢丝绳芯胶带 过渡段长度通常取 Lg d管x50 3 管带机不适用于中间设有加料点和卸料点 如果必须在输送段中间设加料点或卸料点 一般采用增加过渡段将胶带展成平形的方式 在加料点安装加料装置加料 或在卸料 点采用电动或手动犁式卸料器直接卸料 3 2 输送路线空间弯曲布置时的曲率半径 管带机的输送路线可以绕过建筑物 跨过河流和公路等 在空间任意方向按曲线布置 省去了中间转载 能实现一机长距离复杂线路输送物料 但值得注意的是 曲率半径的大小 直接影响到胶带和托辊的使用寿命 因此在现场布置允许的情况下要尽量增大曲率半径 曲 率半径应满足下列要求 尼龙布胶带 转弯半径 R d管x300 钢丝绳芯胶带 转弯半径 R d管x600 4 4 管带机安全保护措施管带机安全保护措施 管带机的扭曲 跑偏等安全保护问题是大家非常关注的一个问题 在评标时我们也就这 方面的问题请投标商解释 4 1 关于扭曲问题 华电的界定是 胶带调试好以后运行可靠性很高 输送带在发生正负 20 度范围内的偏 6 转属于正常偏转 当发生 20 到 90 度范围内的偏转时属于轻度偏转 按调整方法大约在 2 小 时以内能完成 当发生 90 到 180 度范围内的偏转时属于重度偏转 按调整方法要多调整几 组托辊 大约在 4 小时以内能完成 业主应每天进行巡回检查一次 供方保证一周内不会发 生大于 180 度扭转 当胶带扭转 45 度时 须及时进行调整 上海精裕的界定是 扭转 60 为轻度扭转 60 90 为中度扭转 90 180 为重度扭转 180 360 为严重扭转 超过 360 为破坏性扭转 轻度扭转可不调整 中度扭转可不停机加调整垫片进行调整 调整周期一般为 2 8 小时 即可完成 重度扭转可不停机加调整垫片进行调整 调整周期一般为 4 16 小时即可完成 严重扭转应停机 人工纠正后 加调整垫片后再空载和重载进行调试 调整周期一般为 2 4 天 破坏性扭转的调整方式与严重扭转的调整方式相同 调整周期一般为 3 5 天 如果调整 还达不到要求 可增加托辊 并将托辊安装位置旋转 30 安装后再进行调试 在使用中胶带发生扭转时应及时调整 以免发生严重扭转和破坏性扭转 4 2 关于正常运行情况下的物料最大充满度 华电的界定是 在管带机尾部过渡段设置限料装置以控制物料充满度 当充满系数在 0 75 状态下 可保证长时间安全运行 上海精裕的界定是 管带机正常运行的物料充满度为 0 80 4 3 关于六边形托辊之间的间隙 华电的界定是 管状胶带机 PSK 托辊安装架采用模具加工 制造精度高 保证六边形托 辊之间的间隙在 0 5 4 5mm 之间 能有效防止胶带嵌入托辊间隙引起损坏 上海精裕的界定是 保证六边形托辊之间的间隙在 0 5 2mm 之间 能有效防止胶带嵌入 托辊间隙引起损坏 4 4 管带机其它的安全保护措施与普通胶带机相同 如在管状胶带机头尾过渡槽形段设有调 心托辊以防止胶带跑偏 设有拉绳开关 防撕裂 防堵等保护设施 5 5 设计计算设计计算 管带机功率计算方法和普通胶带机功率计算方法基本相同 不同的地方主要体现在 运 行阻力系数 fP的选取及管带机各种附加阻力的计算方法 5 1 运行阻力系数 fp 的选取 7 管带机的运行阻力系数与普通胶带机的模拟摩擦系数 f 相似 但由于管带机在运行时被 迫卷成管状 与普通胶带机又有区别 根据业主提供的参考资料 管带机的运行阻力系数 fP可按下表选用 安装情况工作条件 fP 工作环境良好 制造安装良好 带速低 物料内摩擦系数小 0 035 0 040 按标准设计 制造调整好 物料内摩擦系数中等 0 040 0 050 水平 向上倾斜及向下倾 斜输送的电动工况 多尘 低温 过载 气室制造质量差 安装不良 物料内摩 擦系数大 0 050 0 065 向下倾斜输送的发电工况设计 制造 安装正常 0 020 0 025 华电认为运行阻力系数不能简单地用一个工况条件就可以决定其范围 运行阻力系数是 与环境温度有关的 当环境温度低于 15 时 fP取 0 039 高于该温度时 fP取 0 033 在蒲圻电厂管带机设计选型时 设计院要求两个投标商的运行阻力系数统一取 0 039 来 计算 5 2 胶带的附加阻力 管带机与普通胶带机不同的还体现在各种附加阻力上 如成形阻力 弯曲阻力 刚性阻 力等附加阻力 华电提供的附加阻力的计算为 胶带的弯曲阻力可以按 DT75 来计算 即 F T 180 fp 其中 T 为弯曲点胶带的 受力 胶带的刚性阻力可以用 g 75mm 来表示 F 71 fp D 75 其中 D 为管胶直径 胶带局部阻力主要包括加料阻力和清扫器阻力 可按 DT 型带式输送机中的有关计算 方法计算 胶带的成形阻力比较小 计算中可以忽略 而上海精裕则没有提供详细的计算公式 只不过在澄清过程中提到 他们是按 DT75 来 计算的 但部分参数的选取有些调整 6 6 蒲圻电厂管带机布置简介蒲圻电厂管带机布置简介 6 1 布置参数 蒲圻电厂除灰用管状胶带机的用途是将灰库下的调湿灰从厂区内送至灰场 管带机展开 8 长度为 988m 除 365m 在厂区内外 其余 623m 布置在野外 沿线共跨过一条马路 一座桥 四个山头 穿过村庄和村沟 最后伸进灰场 其中水平弧段 1 个 垂直弧段 5 个 在设计时 避开了立体弯 凹弧段和平面处转弯半径为 200m 凸弧段转弯半径为 175m 管状段直线段托 辊间距为 1600mm 曲线段托辊间距为 1100mm 过渡段长度为 10 50 m 最大水平转弯角为 27 02 最大倾角为 6 37 整条胶带机采用桁架结构 管带机窗式框架宽 620mm 运行通 道静宽为 1m 检修通道净空为 0 7m 桁架合计宽 2320mm 桁架间距一般为 12m 最大跨距为 21 5m 在管带机沿途设了 7 个防震支架和 3 个中间出口 在管带机头尾部还设置有维护检 修用的出入口 桁架挠度按 L 800 计算 6 2 输送参数 两个投标商的计算参数要求是一样的 项目参数项目参数 带宽 1000mm 输送物料调湿灰 管径 250mm运行方式单向运行 带速V 1 0 2 0 m s 导料槽长度 24m 额定输送出力 240 t h 运行阻力系数 fP 0 039 堆积密度 t m 传动滚筒的摩擦系数 0 25 首尾滚筒中心距 水平投影长度 Lh 988 093m传动滚筒处的围包角 210 提升高度H 38 715m启制动的最大圆周力系数 1 5 每米长输送物料的质量 qg 33kg m 承载分支每米长托辊转动部分的质量 qru 7 3kg m 每米长输送带的质量 qB1 kg m回程分支每米长托辊转动部分的质量 qr0 7 3kg m 在蒲圻电厂输灰用管带机的整个投标和评标的过程中 由于管带机的特殊性和专利技术 的限制 投标商都不愿提供计算过程 但计算结果却出现了许多不一致的地方 现将 2 个投 标商的计算书和我们就华电的布置走向用逐点张力法和 DT 的几种不同计算列在下面 以 供参考 9 华电的的管带机布置图见图 4 计算书如下 0 1 段阻力 L1 343m H1 0 承载分支 C01 qB qru qg f L1 qB qg H1 L1 f D 75 18 4 7 3 33 0 039 343 18 4 33 0 343 0 039 250 75 833kg 回程分支 R01 qB qr0 f L1 qg H 71 f D 75 18 4 7 3 0 039 343 33 0 343 0 039 250 75 388kg 1 2 段阻力 L2 71m H2 7 9m 承载分支 C12 qB qru qg f L2 qB qg H2 L2 f D 75 582kg 回程分支 R12 qB qr0 f L2 qg H2 L2 f D 75 63kg 2 3 段阻力 L3 225m H3 16 3m 承载分支 C23 qB qru qg f L3 qB qg H3 L3 f D 75 1390kg 回程分支 R23 qB qr0 f L3 qg H3 L3 f D 75 45kg 3 4 段阻力 L4 100m H4 8 1m 承载分支 C34 qB qru qg f L4 qB qg H4 L4 f D 75 176kg 回程分支 R34 qB qr0 f L3 qg H3 L4 f D 75 262kg 4 5 段阻力 L5 249m H5 22m 承载分支 C45 qB qru qg f L5 qB qg H5 L5 f D 75 1743kg 回程分支 R45 qB qr0 f L5 qg H5 L5 f D 75 123kg 转弯阻力 C 1 T 180 f 4668 3 14 180 6 4 0 039 20 3kg C 2 5250 3 14 180 27 0 039 96 4 kg C 3 6640 3 14 180 9 0 039 40 7kg 10 C 4 6464 3 14 180 11 0 039 48 4kg R 1 3220 3 14 180 6 4 0 039 14kg R 2 3283 3 14 180 27 0 039 60 3kg R 3 3328 3 14 180 9 0 039 20 4kg R 4 3066 3 14 180 11 0 039 22 9kg 0 1 2 3 4 5 承载 010796781431 1281743 阻力 kg 回程389 491557 1000 承载 C V 102 021 213 328 1 2 534 2 动力 Kw 回程7 6 0 960 291 1 1 960 承载 372548045482691367858528 张力 kg 回程372533363385337033133413 传动滚筒轴所需功率 PA PA 100 37Kw Fu P A 102 v 100 37 102 2 5119kg 驱动电机轴所需功率 PM PM PA 100 37 0 838 119 8Kw 功率系数 K 1 2 电动机功率 P K PM 1 2 119 8 143 8 Kw 选 160kW 的电机 确定胶带 选 ST800 的胶带 安全系数 n 800 100 8528 9 3 上海精裕提供的计算书如下 他们没有提供详细的布置资料 1 第一个转弯段 从头部向尾部方向数 的上下分支胶带运行阻力 Fu1 365kg 2 第二个转弯段的上下分支胶带运行阻力 Fu2 389kg 3 第三个转弯段的上下分支胶带运行阻力 Fu3 249kg 4 第四个转弯段的上下分支胶带运行阻力 Fu4 786kg 5 第五个转弯段的上下分支胶带运行阻力 Fu5 301kg 6 第六个转弯段的上下分支胶带运行阻力 Fu6 297kg 7 各直线段 包括清扫器 导料槽 改向滚筒等 胶带运行阻力 Fu7 5154kg 11 8 传动滚筒处的圆周力 Fu Fui 7550kg 9 传动滚筒处胶带的松边张力 S1min 紧边张力 S2min S1min K Fu eu 1 1 5 7550 2 5 1 7550kg S2min S1min Fu 15100kg 10 胶带安全系数 n n N B g S1min 1250 1000 15100 9 8 8 45 N 胶带的拉伸强度 11 驱动滚筒轴所需功率 PA及驱动电机轴所需功率 PM 驱动滚筒轴所需功率 PA Fu v 102 7550 2 102 148 04kW 驱动电机轴所需功率 PM PA 148 04 0 86 172 2kW 功率系数 K 1 2 电动机功率 P K PM 1 15 172 2 197 8 Kw 选 200kW 的电机 12 尾部改向滚筒胶带松边张力 F3 9279kg 紧边张力 F4 9381kg 我们自己参考华电提供的胶带刚性阻力和弯曲阻力的计算方法 其布置见图 5 用逐 点张力法的计算为 第一段 line 12 输送带长度L m343 提升高度H m0 空载分支的阻力计算Fru1 qB qRu f L qB H kg343 7889 刚性阻力计算 Fsu1 D 75 L f kg44 59 直线段承载分支的阻力计算Fr01 qg qB qR0 f L qg qB H kg780 5626 刚性阻力计算 Fsr1 D 75 L f kg44 59 第二段 line 输送带长度L2 m71 提升高度H2 m 7 9 空载分支的阻力计算Fru2 qB qRu f L qB H kg 74 1967 刚性阻力计算 Fsu2 D 75 L f kg9 23 直线段承载分支的阻力计算Fr02 qg qB qR0 f L qg qB H kg564 8778 刚性阻力计算 Fsu2 Fsr1 D 75 L f kg9 23 第三段 line 输送带长度L3 m225 提升高度H3 m16 3 空载分支的阻力计算Fru3 qB qRu f L qB H kg 74 4025 刚性阻力计算 Fsu3 D 75 L f kg29 25 直线段承载分支的阻力计算Fr03 qg qB qR0 f L qg qB H kg1344 164 刚性阻力计算 Fsr3 D 75 L f kg29 25 第四段 line 输送带长度L4 m100 提升高度H4 m 8 1 空载分支的阻力计算Fru4 qB qRu f L qB H kg249 27 刚性阻力计算 Fsu4 D 75 L f kg13 直线段承载分支的阻力计算Fr04 qg qB qR1 f L qg qB H kg 185 945 刚性阻力计算 Fsr4 D 75 L f kg13 第五段 line 13 输送带长度L5 m249 提升高度H5 m22 空载分支的阻力计算Fru5 qB qRu f L qB H kg 155 227 刚性阻力计算 Fsu5 D 75 L f kg32 37 直线段承载分支的阻力计算Fr05 qg qB qR2 f L qg qB H kg1689 772 刚性阻力计算 Fsu5 D 75 L f kg32 37 从传动滚筒奔离点开始计算 设奔离点的张力为F2 则F3 F2 Fr F2 216 则F4 F3 Fru5 Fsu5 T5 F2 93 F2 216 3 14 11 0 039 180 1 0074837F2 95 F5 F4 Fru4 Fsu4 T4 1 0074837F2 95 262 1 0074837F2 95 3 14 9 0 039 180 1 013653F2 35 8 F6 F5 Fru5 Fsu5 T5 1 013653F2 358 45 1 013653F2 358 3 14 27 0 039 180 1 032273F2 320 F7 F6 Fru6 Fsu6 T6 1 032273F2 320 65 1 032273F2 320 6 4 3 14 0 039 180 1 036767F2 256 F8 F7 Fru7 Fsu7 T7 1 036767F2 256 388 0 1 036767F2 644 承载段F8 F8 Fru7 Fsu7 T8 Fgl Fba 1 036767F2 644 825 399 130 0 1 036767F2 1998 F7 F8 Fru6 Fsu6 T6 1 036767F2 1998 574 1 036767F2 1998 6 4 3 14 0 039 180 1 0 41281F2 2581 F6 F7 Fru5 Fsu5 T5 1 041281F2 2581 1373 1 041281F2 2581 27 3 14 0 039 180 1 0 60408F2 4001 F5 F6 Fru4 Fsu4 T4 1 060408F2 4001 173 1 060408F2 4001 9 3 14 0 039 180 1 0669F2 3852 F1 F4 F5 Fru3 Fsu3 T3 1 0669F2 3852 1722 1 0669F2 3852 11 3 14 0 039 180 1 07 4884F2 5603 为保证输送带工作时不打滑 需在回程带上保持最小张力F2min F1 F2 e 2 5F2 14 传动滚筒与输送带间的摩擦系数 0 25 传动滚筒的围包角 210 尤拉系数e 2 5 则F2 3932 取F2 kg3932 则F1 kg9829 核算 为限制输送带在两组托辊间的下垂度 作用在输送带上任意一点的最小张力Fmin 承载段 Fmin a0 qB qG 8 h a max 输送带承载分支的托辊间距a0 m1 6 输送带许用的最大下垂度 h a max 0 01 则Fmin 1034 回程段 Fmin au qB 8 h a max 输送带承载分支的托辊间距a0 m1 6 输送带许用的最大下垂度 h a max 0 01 则Fmin kg368 Fmin au qB 8 h a max 满足垂度要求 传动滚筒轴所需功率PA F1 F2 v 102115 6275 驱动电机轴所需电机功率PM PA PA 0 838kW137 9 功率系数K 1 2 电动机功率P K PM Kw165 5 选电机功率 kW200 胶带的扯拉强度 800 安全系数n B Famax 8 13918 在设计过程中 从华电负责管带机设计的同志处得知 管带机的电机功率可以参考 15 DT 来计算 在此基础上乘以 1 2 计算出来的功率基本和他们的计算结果差