圆管带式输送机的关键技术的研究

刘书芹

(福建龙净环保股份有限公司 福建龙岩 364000)

圆管带式输送机可以细化为六边形托辊组、中间机架、塔架、输送带、过渡机架、改向辊轮、螺旋拉紧装置、水平翻带装置、驱动装置、传动滚筒、尾架等结构。实际运行过程中，输送带在尾部过渡段接收物料后，逐渐将其卷成圆管状，并以此完成对物料的密闭输送，物料传递至头部过渡段后，再逐渐展开圆管直至卸料。圆管带式输送机能够将运输物料密封在圆管内部，无环境污染，且可以实现双向输送，所以在现阶段的工业生产实践中较为常见，对其关键技术展开探究也有着较高价值。

1 圆管带式输送机的应用优势分析

圆管带式输送机克服了带式输送机固有的缺陷与使用范围的局限性，特别适用于地形条件复杂、必须跨绕建筑物（或江河、街道）、环保要求高、需封闭输送的工艺。在实际的物料运输实践中，圆管带式输送机能够做到无污染跨越生产区域，保护环境不受扬尘性物质的侵害；清洁的输送路线也保证了被输送的物料不受外界污染。同时，在应用圆管带式输送机展开长距离运输的过程中，无需增加中转站，允许上行或下行皮带同时双向输送，并可实现多点物料输入；运行平稳可靠，停机时间少，综合营运成本低，则以最低的成本达到最佳的效果。从以上内容能够看出，在进行物料长距离运输过程中，圆管带式输送机能够发挥出较为理想的应用优势性，有着较为理想的应用前景，值得落实优化设计以及重点推广利用。

2 圆管带式输送机的设计要点分析

圆管带式输送机的运行阻力确定是设计相应输送机时需要重点完成的内容，在此过程中，要结合圆管带式输送机的安装情况以及运行条件完成对运行阻力系数的合理确定，具体如下：（1）在水平、向上倾斜、向下倾斜输送的电动工况下，如果圆管带式输送机实际运行环境良好，制造安装情况良好，输送带运行速度相对较低且物料内摩擦系数维持在较小水平时，相应圆管带式输送机的运行阻力系数保持在0.03～0.035 之间；（2）在水平、向上倾斜、向下倾斜输送的电动工况下，如果圆管带式输送机按照标准要求设计，制造与调整情况良好，且物料内摩擦系数维持在中等水平时，相应圆管带式输送机的运行阻力系数保持在0.035～0.045 之间；（3）在水平、向上倾斜、向下倾斜输送的电动工况下，如果圆管带式输送机实际运行环境多尘土、温度低且处于过载状态，安装情况不理想且物料内摩擦系数维持在较高水平时，相应圆管带式输送机的运行阻力系数保持在0.045～0.055 之间；（4）在向下倾斜输送的发电工况下，如果圆管带式输送机实际运行环境良好，设计与制造安装情况良好，则相应圆管带式输送机的运行阻力系数保持在0.02～0.025之间。

在进行圆管带式输送机的转弯段设计时，应当结合转弯形式以及输送带材质确定转弯半径。以织物芯输送带为例进行说明，若转弯形式为水平曲线，则相应转弯半径应不低于300 d；若转弯形式为S曲线，则相应转弯半径应不低于400 d；若转弯形式为凹曲线，则相应转弯半径应不低于400 d；若转弯形式为凸曲线，则相应转弯半径应不低于400 d；若转弯形式为复合曲线，则相应转弯半径应不低于500 d。

3 圆管带式输送机的关键技术要点内容

3.1 自动化控制技术

为确保圆管带式输送机能够长时间保持在安全、稳定、高效的运行状态下，在当前的生产实践中，普遍将自动化控制技术引入圆管带式输送机中，此时，PLC技术的应用普遍程度以及深入程度更高，基于PLC 技术搭建起圆管带式输送机的自动化控制系统极为必要。对圆管带式输送机的自动化控制系统而言，其主要承担着维护圆管带式输送机运行的任务，实时提取、汇总圆管带式输送机的运行情况信息，自动完成故障问题检测与判断，同时在发生停电事故后迅速为圆管带式输送机提供保护，具体如下。

3.1.1 模拟显示

将模拟盘结构设置在圆管带式输送机自动化控制系统的操作台中，以此为支持实现对圆管带式输送机实际运行情况信息的直观显示。实践中，在输送带沿着某一方向进行运输的过程中，模拟盘上能够以流光带的形式显现出相应行车方向，以此达到对输送带位置、转向以及物料流动方向的模拟。此时，相关工作人员可以直接在操作台上掌握输送带实际运行情况，并实现对运行方向、转向、速度等指标的调整。

3.1.2 故障显示

在圆管带式输送机运行期间发生故障问题后，自动化控制系统能够完成对故障情况的自动分析，定位故障的发生位置、判断故障发生类型，还能控制圆管带式输送机终止运行。同时，结合传感器的投放，相应故障信息迅速传递至控制中心，保证相关工作人员及时掌握圆管带式输送机的故障信息。另外，在故障信息库的支持下，自动化控制系统还可以在显现故障信息的基础上，为相关工作人员提供一定的故障处理意见指导，促使圆管带式输送机运行故障能够在更短的时间内得到有效处理。

3.1.3 事故报警

圆管带式输送机运行故障发生后，如位置信号丢失、输送带控制回路故障等，自动化控制系统除了能够及时显现充足且真实的故障信息之外，还会同时发出事故报警提示，以此引导相关工作人员及时展开故障处理。此时，当相关工作人员按下报警按钮，或是故障问题得以解决后，相应报警提示才能够消除。

3.1.4 停电保护

在发生停电事故后，自动化控制系统驱动所有接点自动复位；来电后，自动化控制系统及圆管带式输送机不会自动转入启动状态，需要相关工作人员确认各部分与结构均无误后进行人工启动，由此使得圆管带式输送机及其自动化控制系统正常运行；自动化控制系统可以对停电前夕的所有重要信息进行保存与备份，并在恢复来电后自动控制圆管带式输送机迅速复位，恢复原有运行状态参与生产实践。

3.2 自动纠偏技术

在圆管带式输送机实际运行的过程中，扭转问题无法彻底消除，因此普遍允许圆管带式输送带在使用期间存在一定的扭转角度，为实现对这一扭转角度的实时性管控，将自动纠偏技术引入圆管带式输送机运行中极为必要，此时，需要组建起自动纠偏系统。

对圆管带式输送机的自动纠偏系统而言，其主要将参照物设定为圆管带式输送机的结构架，结合位移传感器完成对输送带搭接位置位移情况的实时性监测。此时，一旦在圆管带式输送机运行过程中，发现输送带搭接位置相对于参照物（结构架）存在顺时针或逆时针扭转±20°时，自动纠偏系统迅速转入控制状态，其中的位移检测单元（即位移传感器）迅速形成纠偏信号，并将其传递至信号处理单元；信号处理单元在接收到纠偏信号之后，在PLC技术的支持下，将相应信号传递至继电器线圈，吸合继电器，促使电动推杆转入启动状态并直接带动电动机旋转[1]；依托电动机的正反转操作，电动推杆完成基于伸缩的直线运动，驱动调整托辊绕其立轴转动，以此形成一定的旋转角度，最终达到纠偏的效果。这种自动纠偏系统一般在传输带存在顺时针或逆时针扭转±20°时迅速完成自动化纠偏操作，在小于相应数值时并不转入纠偏状态。通常来说，在圆管带式输送机运行过程中生成的扭转角度相对较小时，受到输送带上传输物料重心的影响，相应扭转能够逐步恢复，所以并不需要在这样的条件下实施纠偏处理。

需要注意的是，在搭建圆管带式输送机自动纠偏系统的过程中，要求着重维护纠偏操作的稳定性水平，避免发生过度纠偏的问题现象，所以在编制PLC 程序的过程中，可以投入间歇式微调法，依托程序控制保证调整托辊结构运行的精准程度以及可靠性程度[2]。另外，还应当针对输送带搭接位置相对于参照物存在顺时针或逆时针扭转±30°的情况设定报警程序，依托过偏保护传感器的投放，促使在输送带发生±30°扭转（相对于圆管带式输送机结构架）时自动发出报警信息，提示相关工作人员落实及时处理。

3.3 托辊组及辅助设备设计与布置技术

现阶段，六边形结构为圆管带式输送机托辊的常见结构形式，布置方式一般可以划分为单侧布置与双侧布置这两种。其中，对于单侧布置而言，主要在同一边设置6 个托辊，并将相邻托辊之间的距离稳定在4～8 mm的范围内。若是相邻托辊之间的间距较大，则会促使输送带边缘卡入缝隙这一问题的发生概率大幅度增高，不利于圆管带式输送机的长时间平稳运行。对于双侧布置而言，主要将6个托辊平均划分为两组，并分别将这两组托辊设置在托辊板两侧位置，以此实现对托辊长度的增大，避免相邻托辊之间发生交叠的问题，从而体现出对夹带事故的有效规避[3]。为避免托辊上产生更大的能量损失，可以选用镜像式的托辊设计方式，预防托辊组之间的输送段产生斜向扭曲力。

出于对物料下落冲击力应对的考量，需要控制圆管带式输送机受料口周边布设的相邻缓冲托辊之间的间距降低，普遍维持在300～500 mm的范围内即可。如果投放物料的实际流动性能较差，那么为避免物料在加料位置上发生大量堆积，则需要提前对加料位置完成2°～4°的倾斜处理[4]。同时，在进行托辊结构的安装处理时，要求将依照蜂巢或是六边形的形式，在托辊板弯曲边缘位置均匀焊接托辊；所有托辊板均要独立设置于支架或是混凝土地基的引脚位置，以此保证托辊板的性能在圆管带式输送机实际运行中能够得到最大程度发挥。

3.4 传输带及传输结构设计与布置技术

3.4.1 传输带结构设计与布置技术

对圆管带式输送机而言，其在实际运行过程中需要多次完成关闭与张开动作，以此在传输带设计方面所面对着的技术要求维持在更高水平。一般而言，在进行圆管带式输送机的传输带结构设计与布置操作中，需要着重把握以下几方面要求的落实：第一，确保传输带具备更高的柔韧性，要求圆管带式输送机在小半径曲线段弯曲工况条件下也能够长时间保持正常运行状态，不会频繁发生故障问题；第二，确保传输带具备更为理想的成槽性，要求圆管带式输送机在实际运行过程中可以实现长时间、高稳定性运行；第三，确保传输带具备更加理想的封闭性，提升柔性边缘搭接质量，尽可能降低圆管带式输送机运行过程中发生环境污染问题的概率[5]；第四，确保传输带在任意运行状态下（闭合或是张开），均具备稳定性水平更高的动态连续负载，促使圆管带式输送机的实际使用年限得到进一步延长。与传统槽形运输机所不同的是，圆管带式输送机在运行过程中存在交叠摩擦的现象，所以在确定圆管带式输送机载荷的过程中，必须要考量传输机对托辊受力所产生的影响，且不能够忽略摩擦力。出于对降低圆管带式输送机运行中摩擦力影响程度的考量，可以将润滑剂投放至交叠位置，同时促使托辊所承受的法向力、纵向力均减少至原本的1/2[6]。

3.4.2 传输结构设计与布置技术

切实围绕结构简单、操作简便、运行可靠、成本较低的原则实施圆管带式输送机传输结构的设计与布设。其中，在展开检修栈道的设置操作中，要求确保相应栈道宽度能够支持检修人员顺利通过，且整体显现出的强度水平维持在更高状态。基于此，在选取托辊材质的过程中，应当尽可能选取电镀且重量更轻的托辊，并结合表面喷漆操作的实施，确保托辊的使用年限得到进一步增加；应当选用容易进行更换操作且维修简便的托辊架，并在实际安装过程中保证安装精度始终保持在较高水平，从而达到避免圆管带式输送机运行期间管带扭转问题发生的效果；选择结构架材料时，可以选用容易安装且重量较轻的角钢，并引入外角方向弯曲的模式，减小应力并保证结构架的可靠性。同时，在落实圆管带式输送机传输结构的设计时，还要纳入对传输物质特性的考量，若是传输物质具有腐蚀性，或是传输物质为盐时，则应当投放不锈钢托辊板，避免传输物质对圆管带式输送机的传输结构产生腐蚀，从而确保圆管带式输送机可以长时间安全、稳定运行[7]。

3.4.3 传输结构的技术参数设计

圆管帯式输送机是由呈六边形布置的托辗把胶带裹成边缘互相搭接成圆管状来输送物料的一种带式输送机，具有环保、输送线可沿空间曲线灵活布置、输送倾角大、复杂地形条件下单机运输距离长、可双向输送物料、无跑偏现象等特点，是清洁产品的最佳选择。在管径发生变化的条件下，圆管带式输送机传输结构的带速、输送量等技术参数均需要同时落实更新调整，以此确保圆管带式输送机的传输性能始终维持在最优水平。通常情况下，圆管带式输送机技术参数设定如下。

在管径（D）为150 mm时，段面积为0.017 67 m2，带速为2 m/s，输送量为127.3 m3/h，最大料块为100 mm，水平及垂直半径为20D；在管径（D）为200 mm时，段面积为0.031 41 m2，带速为2.16 m/s，输送量为244.2 m3/h，最大料块为150 mm，水平及垂直半径为22D；在管径（D）为250 mm时，段面积为0.049 08 m2，带速为2.33 m/s，输送量为411.6 m3/h，最大料块为200 mm，水平及垂直半径为23D；管径（D）为300 mm时，段面积为0.070 68 m2，带速为2.5 m/s，输送量为616.1 m3/h，最大料块为20 mm，水平及垂直半径为24D；管径（D）为350 mm时，段面积为0.096 21 m2，带速为3 m/s，输送量为1 039 m3/h，最大料块为300 mm，水平及垂直半径为25D；管径（D）为400 mm时，段面积为0.125 66 m2，带速为3.33 m/s，输送量为1 560.4 m3/h，最大料块为350 mm，水平及垂直半径为20D；管径（D）为450 mm时，段面积为0.159 04 m2，带速为3.75 m/s，输送量为2 147 m3/h，最大料块为400 mm，水平及垂直半径为25D；管径（D）为500 mm时，段面积为0.196 35 m2，带速为4 m/s，输送量为2 827.4 m3/h，最大料块为450 mm，水平及垂直半径为25D；管径（D）为550 mm时，段面积为0.237 58 m2，带速为4.16 m/s，输送量为3 557.4 m3/h，最大料块为500 mm，水平及垂直半径为26D；管径（D）为600 mm时，段面积为0.282 74 m2，带速为4.16 m/s，输送量为4 234.3 m3/h，最大料块为550 mm，水平及垂直半径为26D；管径（D）为650 mm时，段面积为0.331 83 m2，带速为4.58 m/s，输送量为5 471.2 m3/h，最大料块为600 mm，水平及垂直半径为26D；管径（D）为700 mm时，段面积为0.384 84 m2，带速为4.58 m/s，输送量为6 345.2 m3/h，最大料块为650 mm，水平及垂直半径为26D；管径（D）为750 mm时，段面积为0.441 78 m2，带速为5 m/s，输送量为7 952 m3/h，最大料块为700 mm，水平及垂直半径为26D。

4 结语

综上所述，圆管带式输送机在当前多领域工业生产中得到广泛应用，其性能保障与优化由此受到更多关注。实践中，在切实把握圆管带式输送机设计要点内容的基础上，依托PLC技术、配套传感器等软硬件设施的引入，促使圆管带式输送机的运行管控以及纠偏操作实现自动化完成，结合托辊组及辅助设备设计与布置技术的把控与实施，提升了圆管带式输送机的性能水平以及运行稳定性。