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1、需求分析
    帶式輸送機(jī)的托輥組主要由承載托輥組、過渡托輥組、帶膠環(huán)梳型回程托輥組、標(biāo)準(zhǔn)回程托輥組以及回程防跑偏反壓托輥組組成，其中回程防跑偏反壓托輥組即為本項(xiàng)改造的回程皮帶防跑偏裝置的主要組成部分，其反壓在回程皮帶之上，通過兩側(cè)與回程皮帶形成一定角度的槽型托輥對回程皮帶施加一個(gè)使皮帶保持在中線運(yùn)行的力，見圖1。
    原有回程防跑偏反壓裝置已無法滿足現(xiàn)有煤炭作業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度，主要失效形式為托輥筒皮斷裂、磨損以及軸承損壞，極易對皮帶造成撕扯以及高溫引燃反壓托輥架附近積煤造成火災(zāi)事故。并且此種反壓形式對皮帶施加防跑偏力的同時(shí)，還對皮帶兩側(cè)產(chǎn)生一向下垂直分力，會加大皮帶對臨近回程平托及梳型托輥的磨損，造成臨近回程托輥提前失效，甚至引發(fā)帶膠環(huán)梳型托輥起火，造成火災(zāi)事故。
    秦皇島煤碼頭三期工程始建于1984年，是我國“七五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，主要承擔(dān)山西、內(nèi)蒙等地的煤炭南運(yùn)和出口運(yùn)輸任務(wù)，年設(shè)計(jì)通過能力3 000萬t。隨著我港吞吐量連年遞增，煤三期取裝線設(shè)備早已超設(shè)計(jì)通過能力運(yùn)行，吞吐量已連續(xù)多年超4 500萬t。以煤碼頭三期t程取裝線為例，共有地面皮帶輸送機(jī)14條，帶寬2m+全長總計(jì)9 765 m。為提高設(shè)備壽命，杜絕火災(zāi)隱患，降低系統(tǒng)能耗，保障設(shè)備高效穩(wěn)定運(yùn)行，亟須對現(xiàn)有回程皮帶防跑偏反壓裝置進(jìn)行改造。
2、總體設(shè)計(jì)思路
    為節(jié)約改造成本及減少施工對生產(chǎn)造成的影響，并在盡可能減少對現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動的基礎(chǔ)上，擬制定如下改造方案。
    1)對皮帶防跑偏形式進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，將反壓式改為正向支撐。見圖2。在保證有效對皮帶的跑偏情況進(jìn)行控制的同時(shí)，并且不易卡煤，不但從根本上消除了原有防跑偏裝置對臨近回程平托的附加的作用力，而且減小了皮帶自重對回程平托的摩擦力，降低了皮帶對回程平托的磨損，有效提高了回程平托的使用壽命，同時(shí)也在一定程度上降低了皮帶機(jī)系統(tǒng)的整體能耗。
    2)重新設(shè)計(jì)托輥組支架，見圖3。并結(jié)合位置調(diào)整板對托輥組支架安裝位置進(jìn)行調(diào)整從而對皮帶跑偏進(jìn)行控制，見圖4。
    3)對原有反壓托輥進(jìn)行強(qiáng)化改造，將托輥直徑改為196 mm，長度改為800 mm，并結(jié)合使用4G6308型號軸承，杜絕了托輥斷裂對皮帶造成撕扯，而且加大托輥直徑后有效降低了托輥轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步增加了軸承的使用壽命。新舊反壓托輥參數(shù)對比見表1。
3、改造方案的特點(diǎn)及應(yīng)用效果分析
    本優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在保障改造效果的同時(shí)，施工簡單、造價(jià)低廉，且對原有皮帶機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)未作改動，可將對施工造成的停機(jī)時(shí)間縮短到最小，極大的避免了施工對煤炭裝卸生產(chǎn)造成的影響。
    改造后的新型回程防跑偏裝置使用壽命有效增加，采用新的防跑偏形式后從根本上消除對臨近回程皮帶平托的附帶磨損，并降低了由皮帶自重對回程托輥產(chǎn)生的摩擦力，從而在一定程度上降低了皮帶機(jī)的整體運(yùn)行能耗，同時(shí)提高了皮帶機(jī)安全運(yùn)行系數(shù)，極大的降低了火災(zāi)及機(jī)損事故的發(fā)生幾率。
    僅以煤碼頭三期取裝線帶式輸送機(jī)的應(yīng)用為例：
    1)每年需消耗各類托輥至少3 000根，每根托輥成本平均600元，每根托輥更換費(fèi)用平均為100元，改造實(shí)施后約可減少20%托輥消耗，僅托輥一項(xiàng)即至少可節(jié)省維修經(jīng)費(fèi)50萬余元。
    2)改造后可有效杜絕因反壓托輥斷裂對皮帶造成的撕扯損壞，每年可節(jié)約皮帶及相關(guān)維修費(fèi)用約200萬元。
    3)改造后可有效減小因軸承失效引發(fā)火災(zāi)事故的幾率，每年可減少相關(guān)損失約100萬元。
    4)改造后可在一定程度上降低皮帶機(jī)的整體能耗，每年可減少電力消耗約50萬元。
    5)改造后將有效提高皮帶機(jī)托輥運(yùn)行壽命，進(jìn)一步減少因托輥損壞造成的停機(jī)時(shí)間，可直接創(chuàng)造生產(chǎn)效益約100萬元。
    該方案可全面推廣至兄弟公司及其他港口同類設(shè)備上使用，綜合估算可為國家創(chuàng)造數(shù)千萬元以上經(jīng)濟(jì)效益。