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皮带输煤机胶带寿命的研究刘学臣吉林、吉林摘要国电吉林热电厂燃料输煤系统拥有44台输煤皮带机，皮带总长度一万多米，而输煤胶带的平均使用寿命短，每年用于更换皮带的费用达70多万元，投资巨大。本文从影响胶带使用寿命的原因出发，进行定性、定量分析，找出问题的关键，从而提出解决方案，并进行经济效益及改造的必然性及可行性进行研究。关键词胶带正常使用寿命影响寿命因素一、影响胶带正常使用寿命的主要因素1、胶带正常使用寿命胶带正常使用寿命：是指皮带输煤机各部件良好的情况下，排除突发性事件及胶带质量等因素影响的情况下，正常运转所达到的年限。这里突发性事件及质量因素的影响可概括起来有如下因素：胶带划损、胶带质量差、胶带局部损坏等。本文不讨论与概念无关因素的影响。2、胶带失效形式：吉林热电厂的皮带输煤机（以下简称皮带机），每年需更换皮带1300多米，研究分析，胶带的失效形式主要是磨损。而且磨损部位都位于距离皮带两侧边缘100mm处，磨损宽度150mm左右。形状如图一所示：100150150100如图一胶带磨损部位及形式的示意图23、影响胶带正常使用寿命的因素：从上述图形的磨损部位、磨损形状及对现场观察研究，确定了原因：在各台皮带机转运站的导料槽底部，为了防止皮带机转运时原煤的脱落，影响文明生产及增加运行工人劳动强度，安装挡煤皮，挡煤皮一般情况下是采用更换下来的废旧皮带制作，通过侧板上的夹具将其固定。皮带正常磨损主要是挡煤皮对皮带的磨损所致。可是，各台皮带机胶带的正常使用寿命不同，是什么原因造成各台皮带机胶带正常寿命差异呢？研究发现与下列因素有关：（1）各台皮带机运转的时间（t）不一致，对单台皮带机而言，运行时间越长，胶带与自身的挡煤皮摩擦时间越长，寿命就越短。（2）各段皮带的长度（S）不一致：在相同的运转小时下，皮带愈长，挡煤皮相对自身皮带的摩擦时间越短，使用年限将相对就高。（3）挡煤皮长度（L）影响：挡煤皮越长，在相同的运转小时下，对皮带的磨损时间相对增加，皮带寿命将降低。（4）从力学的角度讲，挡煤皮对皮带的摩擦力（F）越大，皮带磨损越严重。通过对上述4个方面的分析，影响皮带寿命的原因主要是皮带长度S、挡煤皮长度L、运转时间t及挡煤皮对皮带的压力F，四个因素有关。因此，在皮带机胶带长度（S）相同的情况下，在相同的运转时间（t）下，挡煤皮越长，胶带的磨损越严重，寿命就越短，反之，寿命越长。但是，有些胶带较短的皮带机，反而比胶带长的皮带机寿命长。那么，到底是什么因素影响皮带机胶带使用寿命呢？。在皮带机运转时间相同的情况下时间t可以不考虑；挡煤皮L越长，在相同的运转t下档煤皮对皮带全长的磨损时间延长，而胶带长度S越长，挡煤皮对皮带的磨损时间相对减少，但胶带长度在建厂时已固定，不能改变，所以S的大小也可以不考虑，因此只有相对缩短挡煤皮的长度，才能提高皮带的使用年限。再者，改变档煤皮的密封方式，减小对皮带的摩擦阻力F，也能提高胶带的使用年限，如何改变挡煤皮的密封方式，缩短L的长度对胶带的寿命影响是多大？。下面首先针对L值对胶带寿命影响3进行定量分析。二、挡煤皮长度对胶带寿命影响定量分析1、研究路线分析吉热输煤系统卸煤点共有四个，因此采用相同运行时间一致的皮带机对皮带的寿命研究才能具有科学性。对于老厂采5段、6段、7段输煤段为研究对象，对于新厂采用15段16段、17段、18段输煤段为研究对象。这两个研究对象在上煤量相同时，各段设备的运行时间t是一致的。2、皮带寿命的确定：国电吉热厂建厂已有50年的历史，根据50多年更换皮带的记录可以查出以上两个研究对象的各输煤皮带机胶带的寿命，及各段皮带长度S，挡煤皮长度L以及S/L值，（见表1），具体各段皮带寿命见表1：表1段落5段6段7段15段16段17段18段胶带长度S（m）24724942130216028360挡煤皮长度L（m）1814111181213比值S/L13.717.838.326.5202.327.7使用寿命Y（年）4.571611.58112从表1可以直观的看出，S越长皮带寿命Y愈高，L越短皮带寿命Y越长。通过上述表中所列的数据，为了形象的观察三者之间的关系我们绘制如下图，见图二：16Y141241086420369121518212427303336（图二）胶带寿命Y与胶带长度与挡煤皮比值S/L关系图从图中可看出皮带寿命Y同皮带长度与导料槽长的比值S/L近似成线性关系（正比例关系），S/L比值越大，Y值越大，也就是说在S值固定的情况下，适当减小L值就可增大皮带寿命，那么每米导料槽对胶带寿命Y值的影响有多大，通过以下的计算来证实。1、以15段输煤胶带为例：已知Y与S/L成正比，设每米档煤皮影响寿命为Y15a年Y15=11.5年S/L=26.5即：Y15/S/L=Y15a/S/L-111/26.5=Y15a/302/11-1Y15a=12.53年Y15a-Y15=12.53-11=1.53年既当导料槽缩短1m后，皮带寿命可提高1.53年通过上述计算，可见胶带的正常使用寿命在挡煤皮减少1米、2米及3米之后寿命相应增加，详见下表：段落5段6段7段15段16段17段18段YA1（1米）4.777.5317.412.539.141.113YA2（2米）5.18.119.513.9310.671.214.2YA3（3米）68.92215.712.81.315.6△YA1（1米）0.270.531.141.531.140.115△YA2（2米）0.61.13.52.932.670.22.2△YA3（3米）1.51.964.554.80.33.6通过上述计算得知，在皮带长度不变的情况下，适当缩短导料槽的长度，就能相应的提高皮带机寿命。我厂拥有皮带10176米，挡煤皮总长1017米，如果将导料槽（在不影响环境的前提下）适当缩短，根据现场实际观察研究，各段挡煤皮的长度均可适当缩短3米左右，这样各段皮带机的胶带使用寿命将提高年3以上，也就是说平均寿命将提高到11年，按这样计算，每年可为厂节约：〔10176÷8－10176÷11〕×550元=19.08万元左右，经济效益十分可观。以上，从影响皮带机胶带正常使用寿命的因素出发，通过40多年来对各段皮带寿命的调查，以及各段皮带机皮带长度、挡煤皮长度的统计，绘制了胶带寿命与S/L值关系曲线，从中总结发现，胶带的寿命与S/L的关系成线性关系，也就是说二者成正比关系，这一规律的发现，一方面有利于指导我们对皮带寿命的研究、提高和改进，并且制定具体的实施方案。更重要一点，通过这种关系，我们可以提前欲知皮带的寿命，对生产具有很好的指导意义。写道这里，我们发现，我们还没有分析挡煤皮对胶带摩擦力的大小对胶带寿命的影响，其实通过上述分析，已经给我们提供具体的研究路线和分析方法，根据简单的物理常识可知，F=u×N，其中F代表摩擦力，u代表挡煤皮与胶带的摩擦系数，N代表挡煤皮对胶带的正压力。通过胶带寿命Y与胶带长度与挡煤皮比值S/L关系图（图二）分析研究，此寿命线的斜率大小就是F值的影响，F越大，斜率越小，减少挡煤皮的长度延长胶带寿命的效果越差，F越小，斜率越大，减少挡煤皮的长度延长胶带寿命的效果越好。当然，我还没有进一步的研究摩擦力的大小对胶带的寿命影响有多大？也就是说，还没有进行定量分析，我想在以后的工作中一定会发现这个规律，同时希望有识之士来参与的研究。三、对转运站密封方式改进几点建议6我们知道传统档煤皮是采用厚10mm，宽为380mm左右的旧输送带作为转运站的密封，挡煤皮与胶带工作面有较大的摩擦力存在，加上导料槽曲折边角度偏低，内部易进入杂物，使挡煤皮对皮带的压力增大，在皮带运行时产生滑动摩擦，因此，缩短了胶带使用年限。多年来，我们也采取了，改折角，提高侧板高度，减少挡煤皮厚度等方法来降低对胶带的摩擦力，但由于受现场文明生产的制约，在这方面，没有取得很好的疗效。最近，利用出差的机会，听说国内有几家电厂采用半包、非接触式转运站，还有几家采用迷宫式挡煤皮密封，这两种方式能够减少对胶带的摩擦力，因此，相信对胶带寿命的增加有很好的作用。总结通过以上一系列的分析、计算及图表，充分说明了导料槽长度以及密封段的挡煤皮长度是影响皮带寿命的主要原因。而适当减少导料槽的长度和改变密封方式，减少挡煤皮对胶带的压力，是我厂燃料系统以后的重要任务，因为，每年可为厂节约大量的人力、物力。对本文采取分析方法补充说明：1、简化处理的合理性：导料槽对皮带寿命影响的定量分析时，未考虑附属设备及物料对胶带的影响，直接通过统计、绘图的方法来表示其的正比关系，这有利于对皮带寿命的定量分析。2、改进的可能性：通过计算结果，采用此种改进方法从经济上是合适的。3、改进后的优越性：改进后皮带寿命增加，节省了大量的人力、物力，提高了生产效率，为更好的保证生产提供了保障。参考文献《燃料输送机械化》7皮带输煤机胶带寿命的研究单位：国电吉林江南热电有限公司岗位：安生部燃化主管职称：工程师作者：刘学臣