输煤皮带跑偏原理及防范措施分析

输煤皮带跑偏原理及防范措施分析

孔祥睿 秦瑜 顾乐荣

国家能源集团泰州发电有限公司 江苏省泰州市 225300

摘要：输煤系统多次发生因皮带跑偏引起的全线停机故障，严重影响电厂的生产运行。皮带跑偏是输煤系统最常见的故障，其原因是两侧纵向张力不同而产生侧向力。根据纠偏原理，加装了各类纠偏装置，并采取综合措施，取得了良好效果。

关键词：皮带输送机;输煤皮带;皮带跑偏;纵向张力;侧向力;托辊;纠偏装置

1皮带跑偏的原理分析

1.1皮带跑偏受力分析

皮带受力示意图见图1，FN1、FN2分别为皮带两侧纵向张力作用于托辊上的正压力;Fr1、Fr2分别为托辊作用于皮带两侧的摩擦力。正常情况下，皮带两侧纵向张力对称相等，即FN1=FN2、Fr1=Fr2，皮带位于输送机中心位置，即O－O与O'－O'重合。如果皮带右侧纵向张力大于左侧时，即FN1＜FN2，则有Fr1＜Fr2，皮带将向右侧跑偏，反之向左侧跑偏。通过以上分析，凡是能够引起皮带两侧纵向张力不等的因素，均可导致皮带跑偏。

1.2输煤皮带跑偏原因

①皮带头、尾部滚筒轴线与皮带机中心线不垂直。这种情况可能是安装问题或调整不到位，也可能是在运行过程中，滚筒轴承座固定螺栓及限位调整螺栓松动造成的。滚筒轴线与皮带机中心线不垂直，可直接导致皮带两侧一松一紧，纵向张力不同。

②皮带机同侧托辊故障偏多。皮带机在某段长度范围内，同侧的故障托辊偏多，如托辊轴承破损或托辊不转、托辊支架损坏变形等，使皮带与托辊之间阻力加大甚至滑动，致使该侧摩擦力、侧向力增大。不但导致皮带跑偏，还能严重损伤皮带，这类故障运行现场最为常见。

③落煤点偏离输送机中心线。由于燃煤煤种、粒度和湿度差异较大，储量也存在波动，致使落煤点偏离皮带机纵向中心线，其冲击力直接转变为皮带侧向力，同时形成偏载，甚至导致整段皮带全线跑偏。

④输煤皮带接缝不正。皮带硫化接头的接缝与其纵向中心线垂直度不够，直接导致皮带两侧松紧不一，运行时出现侧向力而跑偏。

⑤其他综合因素。皮带跑偏有时是个别点的单独或综合因素造成的。例如个别滚筒、托辊积煤、衬胶及表面破损、清扫器工作状况欠佳及角度、位置不正等，均可造成皮带两侧纵向张力不等，出现跑偏。

2纠偏装置原理分析

2.1调整托辊组轴线倾角对皮带的影响

槽形上托辊组由A、B、C3个托辊组成(见图2)。正常运行时，皮带中心线与托辊组轴线垂直，且位于皮带机中心。运行过程中，皮带向右侧跑偏时，托辊组轴线整体逆时针偏转α角度，皮带给各托辊的作用力分别为FA、FB、FC，与皮带运行同向。以托辊A为例，FA可分解为与轴线平行的FAr和与轴线垂直的FAN。其中FAN使该托辊绕轴线旋转，FAr为皮带给托辊的摩擦力，且FAN=FA·cosα;FAr=FA·sinα。与此同时，皮带也受到托辊的摩擦力F'Ar，且与FAr大小相等方向相反。同理有FBr'、FCr'(见图2)。FAr'、FBr'和FCr'3个摩擦力将克服托辊跑偏的侧向力，使皮带复位。由此可见，整体偏转角度的调心托辊组，可有效调整和抑制皮带跑偏，这就是皮带纠偏装置的工作原理。

2.2两侧托辊前倾对皮带的影响

当皮带向右侧跑偏时，若将A、B两侧面托辊轴线向皮带运行方向倾斜β角度(见图3，由O－O线转为O'－O'线)，此时，皮带给两托辊的作用力就会因接触长度不同而不等。如图3所示，B托辊接触长度大于A托辊，则FA＜FB;皮带给托辊的摩擦力分别为FAr和FBr，同时皮带也受到托辊的反摩擦力为FAr'和FBr'，且与FAr和FBr大小相等，方向相反。FAr'=FA·sinβ，FBr'=FB·sinβ，可知FAr'＜FBr'。两者的差值即为皮带向左复位的侧向力，这是前倾托辊防止皮带跑偏的原理。

3防范跑偏措施分析

3.1采用纠偏装置

皮带跑偏至极限位置时，其侧面与该侧立辊接触摩擦，托辊支架获得偏转力矩，带动托辊组整体绕其转轴偏转α角度，其产生的侧向力可抑制皮带跑偏。由于偏转角在10°左右，侧向力有限，纠偏装置需要按1∶15的比例间隔安装于普通托辊之间。由于结构原因，跑偏皮带复位后，可调心托辊组的转角无法及时回调，导致皮带左右循环偏移，这是部分纠偏装置的弊端。另外，纠偏装置相对复杂，成本高，现场运行条件差，煤粉腐蚀性强，致使部件失效、托辊偏转失灵等现象时有发生。

3.2采用前倾托辊

前倾托辊组与普通槽形托辊组一样，通过托辊支架固定在输送机机架上，2个侧面托辊向皮带运行方向倾斜2°～3°，其侧向力可有效制约皮带跑偏(见图3)。但由于前倾角度小，侧向力有限，需要按3∶7的比例间隔安装。前倾托辊运行稳定、可靠，但托辊的前倾可增加运行阻力，使用时应考虑到这一点。

3.3采取综合措施

①对各段皮带输送机的头、尾部滚筒安排专人负责，定期检查与不间断巡查相结合，保证滚筒轴线与输送机纵向中心线的垂直度，保证滚筒轴承座固定及限位调节螺栓紧固可靠。

②对皮带机托辊的检修保养按段管理，及时发现问题，及时处理，储备充足备件，随机更换与定期更换相结合，尽量保证托辊无故障运行。

③对重要部位落煤管的调节挡板进行改造，将转轴轴套改为全密封轴承，调节部件材质为304不锈钢，使调节挡板转动灵活，调节自如。同时，注重对其它落煤点调节挡板的维护检修，以保证各落煤点随时可控、可调。

④严格把控皮带硫化接头的技术操作，安排指定人员进行操作，按照GB10595—2015《带式输送机》要求组织验收。

⑤加强系统运行的综合管理，对可导致皮带跑偏的各种因素，例如皮带张紧力的调整，皮带老化及破损情况，各类清扫器的工作状况、位置等都要严格监控，做到早发现，早处理。

结语：

火力发电厂的输煤系统是多种设备联合运行的大动态系统。输煤皮带跑偏始终伴随着系统的运行，不可避免。研究和分析皮带跑偏原理，掌握其发生的原因和规律，可以有针对性地采取措施，加强预防，有效减少皮带跑偏的发生。

参考文献:

[1]李玉洁，贾晓梅．铁岭电厂输煤控制系统[J]．东北电力技术，2001，22(8):29－30，43．

[2]剧金伟．胶带机跑偏的原因及调整[J]．技术研发，2012，19(5):202－205．