翟书城

(河钢集团邯钢公司物流公司，河北邯郸056015)

摘要:分析了皮带备件质量、清扫器使用效果、护皮的安装和材质等7 个因素对皮带使用寿命的影响。根据现场设备的实际情况制定了相应的整改措施，自主研发了防止皮带损伤的安全保护装置和皮带利旧使用的裁剪装置，并在生产过程中不断修正皮带寿命周期管理模型，最终达到了延长皮带使用寿命，降低皮带消耗定额的目的。

关键词:皮带寿命；周期模型；影响因素；治理措施；设备创新

0 引言

河钢邯钢物流公司第一机械化全封闭式原料场主要负责向东区高炉和烧结机输送混匀料及焦炭、块矿、煤粉等单品种物料。输料设备系统拥有121条皮带机，皮带总长度达29 000 余米，其中长度不足100 m 的给料机和移动可逆料车皮带占50% 以上，皮带平均使用寿命短，每年用于更换皮带的费用达300 余万元，投资巨大。因此，为防范设备事故，提高生产保障能力，寻求一种能根据实际运行数据分析指导备件申报、检修作业和设备技术革新等工作的皮带寿命周期管理模型已迫在眉睫。

1 皮带寿命管理模式概述

皮带寿命管理模式是对每条皮带备件上机和下线时间进行跟踪记录，分析皮带实际使用寿命与参考寿命的差距。结合现场设备的实际问题，查找皮带使用寿短的原因，制定行之有效的改善措施，同时优化皮带机防撕裂、防打滑、防堵料等电器保护装置以及废旧皮带的再生利用等方面工作。其所依据的皮带寿命周期管理模型是日常设备管理中的备件申报和检修作业周期等内容的参照点，是以点带面推动皮带机设备系统稳定运行的基础，主要为了减少设备故障非计划停机时间对生产的影响。皮带寿命周期管理模型是对皮带在实际使用过程中寿命趋势进行分析的工具，旨在合理制定和实施检修项目以及开展设备技术改造等工作，最终达到延长皮带使用寿命周期，降低皮带消耗定额的目的。因此，在实际生产过程中制定以及不断修正皮带寿命周期管理模型，使其适应生产起到指导书的作用，使设备管理效果一目了然，做到设备管理有的放矢。

以河钢邯钢物流公司一料场翻车机设备系统A105 皮带为例，翻车机翻卸巴卡、杨迪等单品种物料较多，根据以往经验该皮带使用寿命一般为7 ～10 个月。2017 ～ 2018 年该条皮带在寿命周期管理模型中关键数据见表1。

由表1 可以看出，该皮带2017 年2 月上线，当年9 月份下线，使用寿命周期仅为7 个月，属于参考寿命下限时间。对皮带使用现场进行分析，查找问题并进行治理，方案如下:

( 1) 皮带的配重箱积水、积料。在原配重箱底部开设清理孔，将积水、积料全部清理出去并将原平顶配重箱体改造为人字形尖顶形式，解决掉料进入配重箱和长期积料清理困难的问题。

( 2) 将原皮带机头自制的废旧皮带刮料板，改为聚氨酯材质的刮料板，减少非正常磨损皮带。

( 3) 原皮带距离机头5 m 爬坡处皮带受力较大，出现皮带凸起打绺情况，皮带在该位置长期反复折弯，严重影响皮带寿命。因此在该处加装长托辊，分解受力。

( 4) 由于部分托辊支架高低不平，影响皮带受力，更换5 组托辊支架。

经过实际数据分析和技术改造后， 2017 年9 月26 日更换新皮带，运转至今皮带使用寿命周期已达12 个月有余，从日常设备点检情况看，该条皮带运转平稳，使用寿命可再提高至少2 ～ 3 个月。

把每台设备的实际运行和检修情况录入到全寿命周期管理模型中，可以轻松地发现上机备件的使用寿命趋势。备件使用寿命可以精确至以日为单位，对于准确地制定检修计划和提前做好备件申报以及备件质量评价起到指导作用。

2 影响皮带使用寿命的因素

2． 1 皮带备件质量

皮带备件的质量对皮带上机运行的使用寿命起到至关重要的作用^［1］。以普通带为例，皮带备件制作当中带芯层是输送带的骨架，承受载荷的主体，根据强度选择棉帆布、尼龙布、聚酯布、钢丝绳芯等，带芯可制成单层和多层; 覆盖层分为上胶层和下胶层，分别粘在带芯层外面，由使用条件决定是否要用耐磨、耐热、耐燃等橡胶配方; 隔离层用于粘接带芯，根据带芯的不同而配方不同。因此皮带的使用寿命由输送的物料和使用条件决定，不同的配方决定着皮带的延展性、耐磨性和耐疲劳性等因素。

2． 2 清扫器使用效果

皮带输送机在运行时应保证清扫器可靠好用，回程皮带上应无残留物料。如果无法保证清扫效果，回程皮带上的残留物料将随回程皮带进入驱动滚筒或改向滚筒，皮带会被物料割伤，并会损坏滚筒表面的橡胶层，在皮带上会出现破口，降低皮带的使用寿命^［2］。

2． 3 护皮的安装和材质

护皮安装在下料漏斗的导料槽上，改进导料槽是防止皮带早期磨损的有效措施之一^［3］。改进各皮带转接处的漏斗导料槽，使长大异物在输送过程中不易卡在漏斗壁和输送带之间。导料槽两侧的导料板，使其与皮带带面的间隙沿着运行方向越来越大，解决块矿等大块物料卡在皮带与导料板之间的问题，消除因此引起的皮带损伤。对于落差大的漏斗内部应安装耐磨材质的缓冲挡板，避免物料直接冲击皮带和造成设备严重掉料等问题。

导料槽上安装护皮的主要用途是防止设备掉料，达到清洁生产的目的。护皮更是防止皮带跑偏的重要部件，由于物料的撒漏造成物料落在回程皮带非工作面上导致皮带跑偏，在输送距离较短的移动可逆料车皮带和料仓下方的给料机小皮带上此类问题尤为突出。护皮的材质应与皮带备件的材质配套选择，将护皮与皮带工作面接触的部分加入润滑和耐磨配方成分或结构部件避免严重磨损皮带。因此，护皮的安装形式和材质同样是影响皮带使用寿命的重要因素。

2． 4 皮带跑偏

造成皮带跑偏的因素主要为漏斗下料口落点不正、下料口积料、滚筒积料或耐磨包胶破损、护皮或导料槽磨损及变形、皮带机机架不在一个中心线上、皮带硫化接头不正和整机基础下沉等^［4］。因此治理皮带跑偏是一个综合性的问题，每台皮带机跑偏问题应具体问题具体分析和治理^［5］。皮带跑偏容易造成皮带边部刮蹭机架，磨损托辊吊耳等问题。因此，皮带跑偏是导致皮带使用寿命短的重要因素。

2． 5 输送物料的品种

物料源头受卸的途径是通过火车和汽车两种进料方式，火车通过翻车机系统受卸，汽车通过自卸车系统受卸。按照对皮带使用寿命的影响程度将物料的品种分为粉状料、块状料以及球团，这三类物料对皮带机的运行影响截然不同。同一条皮带输送物料品种的变化以及雨季和冬季生产物料湿度随季节性的变化时都需要及时作出相应的皮带机工艺部件调整。例如，漏斗下料口落点、导料槽距离皮带带面的高度，甚至需要调整皮带的运转速度等，这些都是影响皮带使用寿命的关键因素。

2． 6 皮带机整体运行效果

皮带机整体的运行效果对皮带使用寿命的影响主要体现在以下几个方面:

( 1) 皮带机头、机尾中间转载处的过渡长度及过渡方式对输送带的使用寿命影响很大，须进行合理的过渡设计，应尽量避免皮带在运行过程中出现反复折弯和凸起等问题。

( 2) 大倾角爬坡皮带在运行时出现皮带抖动、弹跳严重，使皮带与机架、托辊发生较大碰撞，容易造成皮带损坏^［6］。

( 3) 配重设计过重是造成输送带张力过大，过早龟裂老化的重要原因。在满足输送带运载物料张力的基础上，减轻配重，将平顶配重箱体改为尖顶箱体，避免物料堆积不易清理，造成配重加重等问题。

( 4) 料流方向对输送带的使用寿命具有重要影响。使物料流与皮带同方向运行，可大大提高输送带的使用寿命。

2． 7 皮带接头硫化质量

皮带接头是否接正和硫化质量的好坏很大程度的影响皮带机整体运行效果和皮带使用寿命。皮带接头硫化作业的关键点控制主要体现在以下几个方面:

( 1) 皮带扒口，部分边沿的胶要剃净，要精修接口边沿位置，不得遗留残余，造成边部开裂。

( 2) 皮带打磨时，要将每梯的帆布打毛后清洗干净。

( 3) 接口刷两遍胶，重点将每梯的缝隙用力刷胶，胶要涂的均匀，不得存在积流和涂抹不全等情况。

( 4) 接口覆胶料时，要根据接口尺寸、形状制作芯胶和封口胶尺寸，不得过大或过小，要求覆盖均匀平整，尤其是封口厚胶要按照尺寸制作。

( 5) 打压1． 5 kg，保温45 min，自然冷却降温。要留人监护，注意观察是否泄压，温控箱与温度计显示温度不一致时及时作出调整和处理。

3 提高皮带使用寿命的措施

为了提高皮带使用寿命，针对每台设备的实际使用情况，制定相应的综合治理措施。具体如下:

( 1) 不超过100 m 的短程输送皮带拉紧方式普遍为丝杠拉紧，带速为2． 5 m /s，皮带频繁穿梭滚筒，经实际使用验证，选择柔性较大，耐磨性较高的EP200 － 1200 × 6( 6 + 3) 输送带型号较好，尤其是移动可逆料车皮带使用寿命可提高2 ～ 3 个月。

( 2) 垂直重锤拉紧方式的皮带，对原设计的配重箱体结构形式进行改造，平顶箱体变为尖顶箱体，采用减材方法，降低设备负荷，在配重箱靠下位置开孔，消除配重箱内部积水和箱体顶部积料。经实际使用验证，皮带在运行过程中不存在打滑情况，皮带使用寿命可提高1 倍以上。

( 3) 在皮带机输送物料的过程中，各皮带机落料点下方的托辊易被球团和块状等物料挤死不转，造成磨损皮带非工作面。因此，将此类落料点位置的托辊进行改造，将托辊两端的辊皮沿着轴向各缩短2 cm，改造后托辊更容易安装，不易被物料挤死不转，避免非正常磨损皮带。同时对于刮板机等大车设备中心漏斗下方缓冲床托辊和滚筒取料机臂皮带托辊等检修作业空间受限或托辊更换困难的位置，将托辊改为高品质使用寿命较长的托辊备件，其辊皮材质为高分子耐磨渗透石墨，增加其耐磨性和托辊表面的光滑度。

( 4) 漏斗导料槽和护皮采用双层密封结构形式，避免下料口落点物料撒漏的同时，改善废旧皮带制作的护皮非正常磨损皮带的问题。

4 设备创新

4． 1 皮带机保护装置

皮带机的安全保护装置是在皮带机工作中出现故障时能进行监测和报警的设备，可使皮带机系统安全生产、正常运行，预防机械部分的损坏和保护操作人员的安全。此外还便于实现集中控制和提高自动化水平。常见的保护装置有跑偏开关、拉绳开关、漏斗防堵开关，打滑检测装置等^［7］。而对于避免和减少皮带损坏的保护装置却很少，因此，结合皮带运行的特点展开技术创新，自主研发了皮带防溢料装置、皮带防撕裂装置和管带防胀管装置等。

皮带防溢料装置是由高度调节板、限位开关、迎料挡板等部件组成。当皮带机发生溢料时，超出该装置限高部分的物料将会触碰迎料挡板，带动连接板使行程开关摆臂转动得电，触动电气控制系统使设备停机，防止溢料事故扩大，避免长时间检修。该装置获得国家实用新型专利。

4． 2 废旧皮带的再生利用

皮带在长时间、大负荷输送物料后，会造成边部的损坏，这些损坏的皮带虽然在过料量较大的皮带机上无法使用，但经过剪切裁剪后仍可在一些宽度较小、过料量较低的工作岗位进行物料输送。这样不仅可以降低生产成本，而且提升了职工修旧利废的积极性。

河钢邯钢自主研发了一种宽度可调的皮带纵向剪切装置，该装置可在牵引机的配合下快速完成对皮带的切割，切割宽度可根据要求进行调节，大幅提升了皮带的切割效率。切割100 m 皮带平均切断时间仅需30 min，省时省力，解决了手工切割导致的切口不整齐，无法满足生产要求的技术问题。该装置获得国家实用新型专利。

5 经济效益概算

皮带寿命周期管理模型是对皮带在实际使用过程中寿命趋势进行分析的工具，旨在指导设备管理者合理制定和实施检修项目以及设备技术改造，最终达到延长皮带使用寿命周期，降低皮带消耗定额的目的。

河钢邯钢物流公司一料场2017 年1 ～ 6 月皮带实际消耗为5 842 m，其中包括已使用5 年以上的大皮带2 条共计2 400 m，详见表2。

2018 年1 ～ 6 月皮带实际消耗3 726 m，其中包括已使用5 年以上超期服役的大皮带1 条共计1 200 m，详见表3。

由此可见，同比2018 年和2017 年上半年实际消耗皮带总数降低了2 116 m，除去使用5 年以上的大皮带同比降低了916 m。

以料场用量最大的高耐磨尼龙带1 200 × 7 ×8 /3计算效益，每米皮带价格为434 元，除去5 年以上使用寿命的皮带消耗，节约备件采购费用至少为916 × 434 = 397 544( 元/半年) 。

则年创效为397 544 × 2 = 795 088( 元) 。

6 结语

皮带全寿命周期管理模式是在实际生产管理过程中制定并不断修正皮带全寿命周期管理模型，延长皮带使用寿命，不断适应并指导生产，使设备管理效果一目了然，最终达到降低皮带等备件消耗定额的目的。该管理模式可产生可观的经济效益。

参考文献

［1］廖长明． 影响大倾角皮带使用寿命原因分析及对策［J］． 重钢机动能源，2011，97( 3) : 23 ～ 25．

［2］王杰． 锅炉皮带输煤机胶带寿命的研究［C］． 全国火电100 ～ 200MW 级机组技术年会论文集，2008．

［3］赵传铎． 延长输煤皮带的使用寿命的探讨［J］． 山东工业技术，2017，( 10) : 66 ～ 76．

［4］李伟． 皮带机跑偏的分析和防治措施分析［J］． 科技资讯，2011，( 12) : 107．

［5］孙德道． 皮带跑偏现象分析及对策研究［J］． 山东工业技术，2015，( 5) : 30．

［6］郭利华，赵洪辉． 邯钢堆取料机悬臂皮带跑偏的调整［C］． 河北省冶金学会炼铁技术学术年会论文集，2006．

［7］陈军． 减少焦炭运输皮带机打滑的措施［J］． 河北冶金，2013，( 12) : 60 ～ 62．