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国产大型输送设备改进

发布日期:2017-11-03 中国油脂网

 左青1,左晖2
 
(1.江苏牧羊集团有限公司,江苏扬州225127;2.广州星坤机械有限公司,广州510460)
 
摘要:对大型输送设备在压榨厂的应用情况进行总结,分析了输送设备存在的问题,提出了在结构上改进的设计要求,从规模、材质、强度、外形、内衬耐磨、筒体、传感器、防积料、防跑偏、重载启动以及高端配置附属件等方面改进,提高了输送设备长期运行的稳定性,减少了设备故障。
 
关键词:输送设备;压榨厂;稳定性
 
中图分类号:TS223;TQ051文献标识码:B
 
文章编号:1003-7969(2017)01-0156-05
 
在我国压榨厂的生产过程中,由输送设备引起的非计划停机时间占所有非计划停机时间的60%~80%,提高输送设备的运行性能和减少故障率是所有压榨厂关注的焦点,改进输送设备的性能和配置是输送设备设计人员十分关注的问题。
 
大型压榨厂的输送设备主要是刮板输送机、斗式提升机和螺旋输送机,下面介绍这些输送设备在满足满负荷运行情况下进行改进设计的技术要点,并简单介绍管道输送机的情况。
 
1水平刮板输送机
 
1.1水平刮板输送机在生产过程中存在问题
 
一般供应商在设计输送设备输送量是在合同规定量基础上增加5%~10%,当输送机在生产中出现故障停机后就很难重新带料启动,可能出现链条变形。刮板配视镜观察窗一般采取一侧配置,很难看清内部运行情况。在刮板运行停机后尾部容易存在残留物料,导轨的回程设计为平行导轨,不能很好地均匀接触。在没有特殊要求下,外壳、轨道、链条材质多采用碳钢,容易磨坏。减速机、电机多选用一般通用型。根据国家安全管理要求,原粮仓群区改为粉尘防爆;随着浸出油厂提升安全防范等级,浸出粕库设计均改为防爆型;电机按照国家新规范在2013年开始推广配置节能型。
 
1.2改进设计要求
 
1.2.1壳体
 
刮板输送机的设计要在满足额定生产的情况下有15%的过载启动和连续运行能力。刮板配视镜观察窗应头尾端各2个,对称布置。中间段视镜观察窗间隔约10m,在刮板两侧对称布置,视镜观察窗玻璃选用钢化玻璃。刮板头尾端壳体顶端各设置1个带铰链观察门。水平方形刮板头部设置溢料门(带限位开关),溢料门在需要时自动打开排出刮板中存料。清扫器选阻燃型高分子聚乙烯材料,厚度大于等于25mm。链条的回程设有导轨,用“八”字形支撑上导轨,整个叶片底边缘都能均匀接触导轨。输送物料进料口、卸料口和卸料位置按生产工艺定制。
 
盖板和侧板材料选用Q235,内衬和底板材料选用耐磨钢NM360或NM400,侧板内衬板厚度大于等于6mm,顶板为4mm碳钢。采用镀锌U型卡扣和螺栓固定在侧板上,不用在盖板和侧板法兰上钻孔,采用M10镀锌螺栓,中间隔板厚10mm,材质NM360,机头和机尾段侧板厚度大于等于8mm;底板厚度大于等于6mm,内衬板厚度大于等于10mm。盖板采用“屋脊”结构,1节1.5m。在制造中NM360板要经过二次调质。
 
1.2.2头尾轮部分
 
刮板输送机头尾轮轴要整体加工,在轴的直径变化处要尽可能光滑过渡。
 
头尾轮轴材质42CrMo,要经热处理。链轮采取马丁剖分,采取组装式剖分式或对开式。用10.9级防腐螺栓紧固,如采用弯板链,可以采用剖分式链轮。头部设有脱链清扫装置,便于刮板链条脱离和清除齿槽中的积料。头部卸料口直接开到端部,有效防止积料,头部还设有防堵塞开关防止堵料。防护罩用油浸式链轮防护罩。采取剖分式带座轴承,按情况采取立式安装或卧式安装形式,也可采取滑块式带座轴承,采用填料式密封、盘根式密封。尾轮采取剖分式链轮,易拆装。
 
头部和尾部在盖板上设计快开螺母或手柄固定的防水密封观察窗,便于观察链条松紧度以及头轮磨损程度;所有进料口往物料运行方向50cm处侧板安装观察窗,窗体材质为大于等于10mm厚的有机玻璃板,固定框采用可拆卸、可更换方式,安装位置需在设计物料高度范围内一侧侧板上。
 
1.2.3减速机、联轴器和电机
 
减速机在粉尘危险区(以下相同)时,表面最高温度不应超过85℃。防爆型减速机、防爆型齿轮减速机按CE规格,F级绝缘,防护等级IP54、IP55。若使用轴装式减速机,要将制动力臂布置在任何时间时都呈受拉状态。所有减速机都要采用内部喷射或强制润滑,而且要使润滑剂能够达到齿轮、轴承和密封件等所有运转部件。油封要能够承受减速机内由于通风堵塞或温度变化而产生的压力变化。
 
联轴器选用挠性联轴器,禁止使用刚性联轴器,便于联轴器拆卸和组装,联轴器的安全系数大于等于2。驱动装置电机功率在18kW及以上时应在轴上装液力耦合器。驱动装置电机功率等于或小于15kW的轴应用橡胶轴套型或经业主认可的其他形式的联轴器。
 
以前电机按防粉尘设计,即防粉尘爆炸型鼠笼型电动机,按粮食粉尘爆炸性危险区域划分11区的规定。现在采用YE3系列高效电机,YVF2系列变频专用电机改为YXVF系列高效变频调速电机,要求在浸出禁区和豆粕库应按防爆电机设计,隔爆型电机YB3型改为YBX3系列高效隔爆型电机,电机的所有外露部分应用认可的和适宜的加强金属防护网保护。电机都应安有起吊螺栓,电机起吊螺栓孔不应穿透电机机壳使定子的铁芯片暴露。电机的能效标准不低于国家最新2级,要求配备加油嘴。
 
1.2.4安全保护装置
 
防护及防爆等级均需满足国标和IEC标准,包括下列内容:①失速传感器;②进料和卸料处的溜管堵塞传感器;③张紧装置极限限位开关(重力式张紧装置上);④转速监测;刮板输送机安装料位器为阻选式、电容式;⑤头轮轴承测温系统。
 
1.2.5链条
 
厂区原粮接收500t/h刮板输送机链条速度小于等于0.60m/s,车间内刮板输送机链条速度在035~0.40m/s。
 
刮板链条多选焊接弯板链,材质选用40Cr、45CS淬火,要求宽度500mm的焊接弯板链质量每米大于等于30kg、抗拉强度大于等于600kN。销轴材质选用40Cr,要经过渗碳和高频处理。模锻链抗拉力1500kN。链条和链轮、轮轴等关键受力部件,都要经过淬火、回火、渗碳、抛丸热处理和调质。链条上导轨厚度在8~10mm,导轨材料耐磨钢大于等于NM360。
 
每节链板加装超高分子聚乙烯耐磨板,厚度大于等于19mm,弯刮板大于等于25mm,超高分子聚乙烯耐磨板相对分子质量大于等于350万,用8.8级热镀锌止退螺栓与链板固定。
 
在刮板链条上均匀地安装2~3个清扫刮板,清扫刮板尺寸略大于刮板的橡胶板,用螺钉把清扫刮板固定在刮板上。
 
一般固定链条按每3m一组,组内部销子两端一端是台阶,另一端采用热铆,在组与组之间的活动销子采用一侧D型插销,过盈配合,用6~8mmT型销子或者直接采用螺纹销子固定,每整条链条可以保留3~5m的全活节。
 
2弯刮板输送机
 
弯刮板输送机在生产中除水平刮板输送机问题外,在弯刮板设计中要考虑如何减少回料量,要求回料量控制在5%以内。在车间内使用:①用于输送高温和有湿汽的物料,如55~65℃的软化料、坯片、膨化料和成品粕,输送温度超过100℃的DC出料;②输送易燃易爆的物料如湿粕。在设计中充分注意下列事宜:
 
2.1头尾轮
 
用齿形为半节距奇数齿的标准链条。机尾轴承用剖分式轴承道奇TAKE-UP整体滑块轴承或回程张紧滑块轴承。坯片刮板、去浸出车间、从浸出车间出来的刮板输送机、湿粕刮板的减速机安全系数大于等于2.0。预处理车间到浸出车间的输料刮板机头部和DT粕刮板输送机应设排气孔。
 
2.2弯曲段
 
链条紧结合,弯曲段选最优曲率半径自然过渡,内衬用NM360或NM400高强耐磨板。弯道结构侧面板为6mmNM360,内衬高度大于物料高度,链条上导轨厚度至少10mm,导轨材料不低于耐磨钢NM360或Mn65。视镜观察窗间隔约10m,在紧靠弯曲段的垂直段壳体配1对视镜观察窗。采取焊接弯板链条,刮板形式采取满面式刮板。
 
2.3密封
 
要求法兰片平整,头尾轮轴采取双重四氟盘根的填料油封、铜套轴承密封,整体密封,在出厂前要做组装密封试验。
 
2.4湿粕刮板特殊要求
 
按30%含溶设计处理量,DT到DC的刮板处理量按粕含水16%设计,线速度小于等于0.35m/s。浸出湿粕刮板的回料量尽可能调整在3%以内。为减少滞留物料,减少摩擦,采用塑料内衬,外壳材质Q235或SS304,刮板承载段壳体厚度8mm,隔板厚度10mm,弯段用可拆卸组装形式,配视镜,弯段滑道的材质为Mn65、NM360或NM400,厚度10mm,非承载料段壳体厚度大于等于6mm,筒体连接法兰平面要做精加工处理,铰孔定位,厚度大于等于18mm,链条用焊接弯板链,衬板材质聚四氟乙烯(容重2.1~2.3t/m3),厚度大于等于15mm,链条载荷系数大于等于8倍,机头机尾板厚度大于等于10mm,采取变频启动或软启动,选用密封填料便于更换。直段部分壳体采用上下部焊接,弯弧段为螺栓连接(考虑中间隔板磨段更换)。
 
进口和出口位置用加厚板(最好活动型,便于更换),耐冲刷;注意刮板轨道板与链条的接触面要宽;从浸出器到DT的湿粕刮板、从DT到DC的热粕刮板要保温;刮板的顶部要留出气阀,防止轴封的润滑脂液化、汽化。刮板的轴承座要用顶丝固定,防止转动轴窜动。
 
3斗式提升机
 
斗式提升机输送量设计留15%的余量(考虑带负荷启动),控制回料量在3%以内。皮带的中心线无论在空载和满载之间的任何条件下都不得偏离任一皮带轮中心线10mm以上。目前国产斗式提升机最大提升高度在80m左右。
 
3.1斗式提升机在生产过程中存在问题
 
机身壳体的强度弱,在生产过程中出现倾斜、造成畚斗摩擦;壳体法兰之间定位误差,导致畚斗撞击并损坏;很多斗式提升机出现回料量大,降低实际输送量;皮带材质和畚斗材质差,容易断裂;止逆器采用1个齿,强度不够;泄爆口的位置不对,可能出安全事故;观察窗和检修门位置不对,增加维护维修难度;进料方式如果采取顺向进料,降低输送量;底部清料方式不妥,底部积料多降低输送量或增加提升阻力,严重时导致停机。机头外壳如果是整体式,很难打开维修。线速度选过高或偏低,选高速容易损坏设备,选低速降低设备输送量并可能出现打滑。进料溜管和出料溜管的材质、倾斜角如果不当,容易堵塞或增加下面接料设备负荷。
 
3.2改进设计要求
 
3.2.1头部
 
机头外形剖分式罩壳、抛物线弧形,抛料壳体高度相对较小,内衬A8级带钢网内衬板,钢板厚度大于等于8mm、机头座的落料处侧面钢板的厚度大于等于8mm,适当配加强筋增加刚度,在受到物料冲击的内表面应衬上聚氨酯耐磨材料(或陶瓷片材料),厚度大于等于10mm,用镀锌标准沉头螺栓固定。所有轮宽应至少大于带宽100mm,机筒宽应至少大于轮宽50mm。配铰链式检查门,两侧装防跑偏。在卸料溜管内设置可调节、拆卸的回料挡板(采用聚氨酯材料)和畚斗活动拦截棒。机头外罩应设置吊物环。
 
耐磨板的材质选用UHMW-PE,相对分子质量为370万,若相对分子质量超过140万,耐磨性增加,超过350万,很脆,在硬度大时,要降低硬度、增加韧性。
 
轮轴间采用锥度连接轴要经整体机加工,在轴的直径变化处,设计时要把应力集中降低到最低。对于轴肩,应按实际给出尽可能大的倒角半径,轮轴和轴承器座连接要用顶丝。头轮装配耐油、阻燃、防静电橡胶层,可以拆装,其硬度为60DURO,厚度不小于20mm,凸纹厚度不小于10mm。斗式提升机辊筒应采用实心轮,在机头内部设计可调节挡板,杜绝回料。
 
斗式提升机装配止逆器以防满载时或满载停车时逆向运行,止逆器选用多齿型,斗式提升机能在上行侧筒体内的畚斗100%满负荷、底座装满1/3的条件下平稳起动,不能有打滑现象。
 
3.2.2壳体
 
斗式提升机的上行、下行侧都有各自的筒体。机筒内部宽度与带宽之差不小于150mm,带背面与机筒间的最小间隙不得小于50mm。畚斗最大凸出部分与机筒间的最小间隙不得小于75mm。筒体以低碳钢板和角钢等型材构成(或镀锌钢板),用螺栓连接各段,厚度大于等于4mm。单个筒体高度小于等于3m,保证在各种载荷条件下,每个方向的垂直定位,其公差为±3mm。法兰应满焊接在机筒两端或密封防腐蚀,机筒装配时应防止焊接变形,各段筒体连接处应平齐,任何一节的内表面不能比相邻节的内表面凸出2mm以上。所有接头在上螺钉连接前,都应用挠性材料如硅密封剂涂在法兰上进行密封。筒体内应设置滑动接头用来调节斗式提升机头部和尾部之间的垂直移动,设计中应杜绝畚斗与接头的碰击,在封闭结构内安装斗式提升机的地方,滑动接头要进行密封处理以防止粉尘逸出。机筒采取冲压加咬边结构,全开式观察检修机筒,加强剪刀撑,每隔2段配置防爆检修段,3m标准节对角误差小于等于2mm。筒体采用标准法兰连接,连接螺栓为5.6级镀铬螺栓。
 
3.2.3畚斗带、畚斗
 
按我国行业规范带速在2.8~3.5m/s,在压榨车间选线速度在2.6~3.0m/s。
 
畚斗带芯以聚酯、尼龙和PVC材料构成,耐油阻燃防静电,拉伸强度600~800N/mm,畚斗带的面层覆胶厚度不小于2mm,畚斗带5~7层,层数和厚度应满足拉力和畚斗螺栓抗拉力的标准,安全系数15~18,畚斗带在初次使用12个月后拉伸量不得大于1%。畚斗带宽度应比与固定在它上面的畚斗两边至少宽75mm。
 
畚斗带应带有一定厚度外缘层,畚斗带连接应用机械连接搭板方式,连接处每边至少用6排畚斗螺栓连接搭板,畚斗螺栓选用8.8级热镀锌止退螺栓。畚斗带额定最大许可工作张力应至少超过最大运行张力15%,断裂张力与工作张力的比率大于等于9。固定到畚斗带连接搭板上的畚斗的突出部分不得超过固定在畚斗带的剩余部分上的畚斗突出线。
 
畚斗的材质有聚乙烯、聚氨酯和钢制3种,一般采用聚乙烯(寿命1.5年)和聚氨酯(寿命3~4年),在物料温度低于70℃时选用聚乙烯或聚氨酯畚斗、高于70℃时选用钢制畚斗。按输送物料的要求配置深斗和浅斗,畚斗可在厂里打孔或到现场打孔,用皮带连接器。
 
3.2.4进料口、出料口及设备连接溜管
 
进料口、出料口及连接溜管采用6mmNM360或NM400钢板制作,用螺栓与本体连接。或选用厚度不小于10mm聚氨酯材料或者耐磨陶瓷片作为耐磨衬垫。在进料溜管和出料溜管最好加装防堵传感器。
 
3.2.5检修门和泄爆门
 
在斗式提升机的机头、底座和机筒处设置可拆卸检修门和观察窗,开门和开窗的尺寸应足以满足对机头、底座、导向轮和畚斗的拆卸更换。每隔12m应安装1个检修门和观察窗。安装观察窗的位置能看到内部头轮运行。
 
在斗式提升机身上需泄爆的表面积应是每8m设备体积设置不少于1m2的泄爆面积。在筒体适当位置设置适当数量的泄爆口,泄爆口和除尘器位于机头、中间、机尾,泄爆膜由认可的低惯量轻质材料做成,应在压力不大于1.5kPa,时间不多于1ms内完全释放。要求可拆卸更换和使用M8尼龙螺栓固定。
 
3.2.6底段及底座
 
斗式提升机底段用大于等于6mm厚的钢板,并经加强固度。物料可通过前部或后部的进料溜管口进入提升机底座,应尽可能选用逆向进料。底段应设计成:上行侧筒体的喂料管当其位于行程最高位置时应处在尾轮的中心线以上,下降侧筒体的喂料管当其位于行程最低位置时应处在尾轮的中心线以上。将插板装在底座的前部和后部,或将底板设计成弧形,以最大限度减少滞积的物料,便于底座排空。底座的两侧应设有槽孔,其长度应能满足规定的尾轮轴全行程。
 
底段的前、后部位设置由齿条传动的斜插板。底段壳体的两侧均设置“清料溜槽”或装有铰链盖的口,清料门为滚轮式结构或齿轮齿条结构。底部可以装有双进口,自清滚轴。底座外壳和滑动轴承板之间安装1个密封装置,使全部张紧行程内在底轮任何位置上都不会有物料和粉尘泄漏。尾轮可设计鼠笼式尾轮,带有自清式功能,尾轮用栅蓖条制尾轮,机座受物料冲刷的位置用陶瓷垫板。
 
3.2.7张紧装置
 
张紧装置配有限位开关,采用液压张紧或机械张紧,机械张紧是采取重块箱张紧+丝杆微调。张紧装置要留有足够的行程,尚未利用的行程应不小于全程的50%。底段箱体与滑动轴承板之间设有密封机构,在保证密封效果的前提下,应滑动灵活、无卡滞现象。
 
3.2.8安全保护装置
 
防护及防爆等级均需满足国标和IEC标准,其内容:①失速传感器;②进料和卸料处的溜管堵塞传感器;③张紧装置限位开关;④头轮轴承测温系统;⑤转速监测,超载性保护,联轴器用剪切销;⑥防跑偏装置,用机械式防跑偏装置,与皮带接触部分为尾轮滚轮,或用压板式跑偏检测装置。
 
4螺旋输送机(绞龙)
 
在港口和压榨厂使用的螺旋输送机只作为水平输送,可输送常温和高温物料。按工艺需求,螺旋输送机采取变螺距、变轴径,其中间轴参照GB/T12459、按照Sch80等级标准。材料厚度壳体5mm、叶片6mm、盖板3mm。
 
4.1螺旋输送机
 
输送距离小于等于30m的螺旋输送机采用高强度的空心主轴,采用吊挂轴承、加强三角型可调节吊挂。如果用于分配螺旋输送机要按下面接受设备的位置开下料口。
 
4.2密封绞龙
 
在浸出车间的密封绞龙一端是下料口,在下料口前设计一段断叶,其断叶长度按直径的1.1~125倍,作为料封段。在下料口一端的外壁改为重力门,重力门和外壳顶部设计铰接,也是起料封作用。推荐浸出车间的密封绞龙的材质选用SS304,防止因腐蚀损坏失效或重力门掉到浸出器内,特别提醒设计连接重力门铰链的材质及强度。
 
在膨化机的顶部作为进料绞龙,中间有变螺距、料封段,给膨化机稳定进料,在膨化机下面翻板冷却器出料口,用绞龙接料,连接送料刮板,起料封作用,阻断浸出车间的溶剂穿过刮板输送机等进入预处理车间。
 
5结束语
 
由于现在压榨厂的加工规模超过实际生产的需要,新建厂越来越少,压榨厂的技术改造受到高度重视。在生产过程中,如果1台输送设备出故障,就会造成全线停机,恢复生产要一段时间,不仅浪费能源,而且产品质量要在开机2~3h后才能达到额定产品质量指标,不合格的半成品要回添,造成一段时间的加工量减少。所以对输送设备的运行稳定性比以前要求提高,从而导致对输送设备所需的材质、配件质量的要求提高。另外由于节能和安全的要求,电机更换为高效节能型,减速机和电机在粕库均按防爆型设计。在斗式提升机设计中考虑粉尘的可能影响,设计泄爆和机头安全网。
 
在压榨厂的车间内使用的弯刮板输送机的介质与户外输料弯刮板输送机的不同,内含油气、水汽、溶剂、高温、介质密度不同,特别提醒。
 
另外在淀粉、食品行业的小颗粒或粉状物料的长距离输送,以及压榨厂脱脂粕和豆皮的输送中,可使用管道输送机,管道输送机的规模在40~50t/h。两根管道可以沿墙敷设,弯道半径要求大于4D,在管道内用钢丝绳每隔30~40mm焊接一个圆板,圆板的材质选用SS304或锰钢,圆板穿孔和钢丝绳焊接是关键技术。管道输送机相比风运,节省电力,运行稳定。
 
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