翟書城
(河鋼集團邯鋼公司物流公司，河北邯鄲056015)
摘要:分析了皮帶備件質量、清掃器使用效果、護皮的安裝和材質等7 個因素對皮帶使用壽命的影響。根據現場設備的實際情況制定了相應的整改措施，自主研發了防止皮帶損傷的安全保護裝置和皮帶利舊使用的裁剪裝置，并在生產過程中不斷修正皮帶壽命周期管理模型，最終達到了延長皮帶使用壽命，降低皮帶消耗定額的目的。
關鍵詞:皮帶壽命；周期模型；影響因素；治理措施；設備創新
0 引言
河鋼邯鋼物流公司第一機械化全封閉式原料場主要負責向東區高爐和燒結機輸送混勻料及焦炭、塊礦、煤粉等單品種物料。輸料設備系統擁有121條皮帶機，皮帶總長度達29 000 余米，其中長度不足100 m 的給料機和移動可逆料車皮帶占50% 以上，皮帶平均使用壽命短，每年用于更換皮帶的費用達300 余萬元，投資巨大。因此，為防范設備事故，提高生產保障能力，尋求一種能根據實際運行數據分析指導備件申報、檢修作業和設備技術革新等工作的皮帶壽命周期管理模型已迫在眉睫。
1 皮帶壽命管理模式概述
皮帶壽命管理模式是對每條皮帶備件上機和下線時間進行跟蹤記錄，分析皮帶實際使用壽命與參考壽命的差距。結合現場設備的實際問題，查找皮帶使用壽短的原因，制定行之有效的改善措施，同時優化皮帶機防撕裂、防打滑、防堵料等電器保護裝置以及廢舊皮帶的再生利用等方面工作。其所依據的皮帶壽命周期管理模型是日常設備管理中的備件申報和檢修作業周期等內容的參照點，是以點帶面推動皮帶機設備系統穩定運行的基礎，主要為了減少設備故障非計劃停機時間對生產的影響。皮帶壽命周期管理模型是對皮帶在實際使用過程中壽命趨勢進行分析的工具，旨在合理制定和實施檢修項目以及開展設備技術改造等工作，最終達到延長皮帶使用壽命周期，降低皮帶消耗定額的目的。因此，在實際生產過程中制定以及不斷修正皮帶壽命周期管理模型，使其適應生產起到指導書的作用，使設備管理效果一目了然，做到設備管理有的放矢。
以河鋼邯鋼物流公司一料場翻車機設備系統A105 皮帶為例，翻車機翻卸巴卡、楊迪等單品種物料較多，根據以往經驗該皮帶使用壽命一般為7 ～10 個月。2017 ～ 2018 年該條皮帶在壽命周期管理模型中關鍵數據見表1。
由表1 可以看出，該皮帶2017 年2 月上線，當年9 月份下線，使用壽命周期僅為7 個月，屬于參考壽命下限時間。對皮帶使用現場進行分析，查找問題并進行治理，方案如下:
( 1) 皮帶的配重箱積水、積料。在原配重箱底部開設清理孔，將積水、積料全部清理出去并將原平頂配重箱體改造為人字形尖頂形式，解決掉料進入配重箱和長期積料清理困難的問題。
( 2) 將原皮帶機頭自制的廢舊皮帶刮料板，改為聚氨酯材質的刮料板，減少非正常磨損皮帶。
( 3) 原皮帶距離機頭5 m 爬坡處皮帶受力較大，出現皮帶凸起打綹情況，皮帶在該位置長期反復折彎，嚴重影響皮帶壽命。因此在該處加裝長托輥，分解受力。
( 4) 由于部分托輥支架高低不平，影響皮帶受力，更換5 組托輥支架。
經過實際數據分析和技術改造后， 2017 年9 月26 日更換新皮帶，運轉至今皮帶使用壽命周期已達12 個月有余，從日常設備點檢情況看，該條皮帶運轉平穩，使用壽命可再提高至少2 ～ 3 個月。
把每臺設備的實際運行和檢修情況錄入到全壽命周期管理模型中，可以輕松地發現上機備件的使用壽命趨勢。備件使用壽命可以精確至以日為單位，對于準確地制定檢修計劃和提前做好備件申報以及備件質量評價起到指導作用。
2 影響皮帶使用壽命的因素
2． 1 皮帶備件質量
皮帶備件的質量對皮帶上機運行的使用壽命起到至關重要的作用［1］。以普通帶為例，皮帶備件制作當中帶芯層是輸送帶的骨架，承受載荷的主體，根據強度選擇棉帆布、尼龍布、聚酯布、鋼絲繩芯等，帶芯可制成單層和多層; 覆蓋層分為上膠層和下膠層，分別粘在帶芯層外面，由使用條件決定是否要用耐磨、耐熱、耐燃等橡膠配方; 隔離層用于粘接帶芯，根據帶芯的不同而配方不同。因此皮帶的使用壽命由輸送的物料和使用條件決定，不同的配方決定著皮帶的延展性、耐磨性和耐疲勞性等因素。
2． 2 清掃器使用效果
皮帶輸送機在運行時應保證清掃器可靠好用，回程皮帶上應無殘留物料。如果無法保證清掃效果，回程皮帶上的殘留物料將隨回程皮帶進入驅動滾筒或改向滾筒，皮帶會被物料割傷，并會損壞滾筒表面的橡膠層，在皮帶上會出現破口，降低皮帶的使用壽命［2］。
2． 3 護皮的安裝和材質
護皮安裝在下料漏斗的導料槽上，改進導料槽是防止皮帶早期磨損的有效措施之一［3］。改進各皮帶轉接處的漏斗導料槽，使長大異物在輸送過程中不易卡在漏斗壁和輸送帶之間。導料槽兩側的導料板，使其與皮帶帶面的間隙沿著運行方向越來越大，解決塊礦等大塊物料卡在皮帶與導料板之間的問題，消除因此引起的皮帶損傷。對于落差大的漏斗內部應安裝耐磨材質的緩沖擋板，避免物料直接沖擊皮帶和造成設備嚴重掉料等問題。
導料槽上安裝護皮的主要用途是防止設備掉料，達到清潔生產的目的。護皮更是防止皮帶跑偏的重要部件，由于物料的撒漏造成物料落在回程皮帶非工作面上導致皮帶跑偏，在輸送距離較短的移動可逆料車皮帶和料倉下方的給料機小皮帶上此類問題尤為突出。護皮的材質應與皮帶備件的材質配套選擇，將護皮與皮帶工作面接觸的部分加入潤滑和耐磨配方成分或結構部件避免嚴重磨損皮帶。因此，護皮的安裝形式和材質同樣是影響皮帶使用壽命的重要因素。
2． 4 皮帶跑偏
造成皮帶跑偏的因素主要為漏斗下料口落點不正、下料口積料、滾筒積料或耐磨包膠破損、護皮或導料槽磨損及變形、皮帶機機架不在一個中心線上、皮帶硫化接頭不正和整機基礎下沉等［4］。因此治理皮帶跑偏是一個綜合性的問題，每臺皮帶機跑偏問題應具體問題具體分析和治理［5］。皮帶跑偏容易造成皮帶邊部刮蹭機架，磨損托輥吊耳等問題。因此，皮帶跑偏是導致皮帶使用壽命短的重要因素。
2． 5 輸送物料的品種
物料源頭受卸的途徑是通過火車和汽車兩種進料方式，火車通過翻車機系統受卸，汽車通過自卸車系統受卸。按照對皮帶使用壽命的影響程度將物料的品種分為粉狀料、塊狀料以及球團，這三類物料對皮帶機的運行影響截然不同。同一條皮帶輸送物料品種的變化以及雨季和冬季生產物料濕度隨季節性的變化時都需要及時作出相應的皮帶機工藝部件調整。例如，漏斗下料口落點、導料槽距離皮帶帶面的高度，甚至需要調整皮帶的運轉速度等，這些都是影響皮帶使用壽命的關鍵因素。
2． 6 皮帶機整體運行效果
皮帶機整體的運行效果對皮帶使用壽命的影響主要體現在以下幾個方面:
( 1) 皮帶機頭、機尾中間轉載處的過渡長度及過渡方式對輸送帶的使用壽命影響很大，須進行合理的過渡設計，應盡量避免皮帶在運行過程中出現反復折彎和凸起等問題。
( 2) 大傾角爬坡皮帶在運行時出現皮帶抖動、彈跳嚴重，使皮帶與機架、托輥發生較大碰撞，容易造成皮帶損壞［6］。
( 3) 配重設計過重是造成輸送帶張力過大，過早龜裂老化的重要原因。在滿足輸送帶運載物料張力的基礎上，減輕配重，將平頂配重箱體改為尖頂箱體，避免物料堆積不易清理，造成配重加重等問題。
( 4) 料流方向對輸送帶的使用壽命具有重要影響。使物料流與皮帶同方向運行，可大大提高輸送帶的使用壽命。
2． 7 皮帶接頭硫化質量
皮帶接頭是否接正和硫化質量的好壞很大程度的影響皮帶機整體運行效果和皮帶使用壽命。皮帶接頭硫化作業的關鍵點控制主要體現在以下幾個方面:
( 1) 皮帶扒口，部分邊沿的膠要剃凈，要精修接口邊沿位置，不得遺留殘余，造成邊部開裂。
( 2) 皮帶打磨時，要將每梯的帆布打毛后清洗干凈。
( 3) 接口刷兩遍膠，重點將每梯的縫隙用力刷膠，膠要涂的均勻，不得存在積流和涂抹不全等情況。
( 4) 接口覆膠料時，要根據接口尺寸、形狀制作芯膠和封口膠尺寸，不得過大或過小，要求覆蓋均勻平整，尤其是封口厚膠要按照尺寸制作。
( 5) 打壓1． 5 kg，保溫45 min，自然冷卻降溫。要留人監護，注意觀察是否泄壓，溫控箱與溫度計顯示溫度不一致時及時作出調整和處理。
3 提高皮帶使用壽命的措施
為了提高皮帶使用壽命，針對每臺設備的實際使用情況，制定相應的綜合治理措施。具體如下:
( 1) 不超過100 m 的短程輸送皮帶拉緊方式普遍為絲杠拉緊，帶速為2． 5 m /s，皮帶頻繁穿梭滾筒，經實際使用驗證，選擇柔性較大，耐磨性較高的EP200 － 1200 × 6( 6 + 3) 輸送帶型號較好，尤其是移動可逆料車皮帶使用壽命可提高2 ～ 3 個月。
( 2) 垂直重錘拉緊方式的皮帶，對原設計的配重箱體結構形式進行改造，平頂箱體變為尖頂箱體，采用減材方法，降低設備負荷，在配重箱靠下位置開孔，消除配重箱內部積水和箱體頂部積料。經實際使用驗證，皮帶在運行過程中不存在打滑情況，皮帶使用壽命可提高1 倍以上。
( 3) 在皮帶機輸送物料的過程中，各皮帶機落料點下方的托輥易被球團和塊狀等物料擠死不轉，造成磨損皮帶非工作面。因此，將此類落料點位置的托輥進行改造，將托輥兩端的輥皮沿著軸向各縮短2 cm，改造后托輥更容易安裝，不易被物料擠死不轉，避免非正常磨損皮帶。同時對于刮板機等大車設備中心漏斗下方緩沖床托輥和滾筒取料機臂皮帶托輥等檢修作業空間受限或托輥更換困難的位置，將托輥改為高品質使用壽命較長的托輥備件，其輥皮材質為高分子耐磨滲透石墨，增加其耐磨性和托輥表面的光滑度。
( 4) 漏斗導料槽和護皮采用雙層密封結構形式，避免下料口落點物料撒漏的同時，改善廢舊皮帶制作的護皮非正常磨損皮帶的問題。
4 設備創新
4． 1 皮帶機保護裝置
皮帶機的安全保護裝置是在皮帶機工作中出現故障時能進行監測和報警的設備，可使皮帶機系統安全生產、正常運行，預防機械部分的損壞和保護操作人員的安全。此外還便于實現集中控制和提高自動化水平。常見的保護裝置有跑偏開關、拉繩開關、漏斗防堵開關，打滑檢測裝置等［7］。而對于避免和減少皮帶損壞的保護裝置卻很少，因此，結合皮帶運行的特點展開技術創新，自主研發了皮帶防溢料裝置、皮帶防撕裂裝置和管帶防脹管裝置等。
皮帶防溢料裝置是由高度調節板、限位開關、迎料擋板等部件組成。當皮帶機發生溢料時，超出該裝置限高部分的物料將會觸碰迎料擋板，帶動連接板使行程開關擺臂轉動得電，觸動電氣控制系統使設備停機，防止溢料事故擴大，避免長時間檢修。該裝置獲得國家實用新型專利。
4． 2 廢舊皮帶的再生利用
皮帶在長時間、大負荷輸送物料后，會造成邊部的損壞，這些損壞的皮帶雖然在過料量較大的皮帶機上無法使用，但經過剪切裁剪后仍可在一些寬度較小、過料量較低的工作崗位進行物料輸送。這樣不僅可以降低生產成本，而且提升了職工修舊利廢的積極性。
河鋼邯鋼自主研發了一種寬度可調的皮帶縱向剪切裝置，該裝置可在牽引機的配合下快速完成對皮帶的切割，切割寬度可根據要求進行調節，大幅提升了皮帶的切割效率。切割100 m 皮帶平均切斷時間僅需30 min，省時省力，解決了手工切割導致的切口不整齊，無法滿足生產要求的技術問題。該裝置獲得國家實用新型專利。
5 經濟效益概算
皮帶壽命周期管理模型是對皮帶在實際使用過程中壽命趨勢進行分析的工具，旨在指導設備管理者合理制定和實施檢修項目以及設備技術改造，最終達到延長皮帶使用壽命周期，降低皮帶消耗定額的目的。
河鋼邯鋼物流公司一料場2017 年1 ～ 6 月皮帶實際消耗為5 842 m，其中包括已使用5 年以上的大皮帶2 條共計2 400 m，詳見表2。
2018 年1 ～ 6 月皮帶實際消耗3 726 m，其中包括已使用5 年以上超期服役的大皮帶1 條共計1 200 m，詳見表3。
由此可見，同比2018 年和2017 年上半年實際消耗皮帶總數降低了2 116 m，除去使用5 年以上的大皮帶同比降低了916 m。
以料場用量最大的高耐磨尼龍帶1 200 × 7 ×8 /3計算效益，每米皮帶價格為434 元，除去5 年以上使用壽命的皮帶消耗，節約備件采購費用至少為916 × 434 = 397 544( 元/半年) 。
則年創效為397 544 × 2 = 795 088( 元) 。
6 結語
皮帶全壽命周期管理模式是在實際生產管理過程中制定并不斷修正皮帶全壽命周期管理模型，延長皮帶使用壽命，不斷適應并指導生產，使設備管理效果一目了然，最終達到降低皮帶等備件消耗定額的目的。該管理模式可產生可觀的經濟效益。
參考文獻
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