袁瑞磊 李琪 姜云鹏

摘 要：在传统皮带机输送系统中，机头转接点多采用移动漏斗来实现多点卸料，但该种转接形式占用的空间比较大，增加了机房高度。在本项目中，多处机头转接点采用伸缩机头来实现多点卸料，减小了机房高度，也减少了建设投资。文中介绍了皮带机多点卸料伸缩机头不同的结构形式，即固定托辊伸缩机头和移动托辊伸缩机头。移动托辊伸缩机头的导轨结构也有二种形式，V形和矩形。文中分析了不同结构形式的优缺点。

关键词：矿石输运系统;多点卸料;伸缩机头

中图分类号：U693     文献标识码：A      文章编号：1006—7973（2021）02-0106-02

1背景

青岛港董家口港区位于青岛市黄岛区泊里镇，2009年开始建设的大型综合性港区，规划深水岸线长约36公里，共规划建设120多个泊位。目前已建成投产18个泊位疏港铁路的投入运营，2019年完成吞吐量超过1.5亿吨，其中铁矿石约为8千万吨。

海铁联运的集疏运体系在港口吞吐量中发挥了重大作用，为了实现码头与铁路场站的衔接，2019年配套建设火车装车系统工程。主要建设七座转运站TZ1、TZ2、TZ3、TQG、T6A、T7A、T9A;两套皮带机系统BC11A、BC11B、BC12A/B、BC13A/B、BC14A/B、BC15A/B;及变电所等配套系统。项目建成后，实现了船舶矿石卸船至火车装车的不落地模式，实现了堆场内矿石通过皮带机流程装运至火车的功能，专业化流程装车能力可达到1200万吨/年。

矿石铁路装车输运系统，主要由皮带机流程组成，其功能是将后方堆场装卸作业区内的矿石输送至火车转载楼内，实现火车与输送系统的无缝对接。在整个输送系统中，多点卸料工艺是必不可少的，而以往多采用移动漏斗来实现，但占用的空间比较大，增加了机房高度。在本项目中，采用了伸缩机头来实现多点卸料，并进行了整体优化。

2伸缩机头工艺的改进

在董家口矿石码头火车装车线工程的TZ1机房内，BC12A/B/C/D皮带机头部采用四工位移动托辊伸缩机头，可分别向BC13A/B/C/D皮带机尾部喂料。

常用的多点卸料方式有二种：移动漏斗和伸缩机头。

移动漏斗需要单独占用机房的一层空间，特别是一对四卸料的工况，需要二层移动漏斗相互配合来实现，并且操作繁琐，故障率高，可靠性差。另外，移动漏斗还容易堆料，如不及时清理会造成堵料，影响整个系统的正常运行。在前期后方堆场的T7A机房就是两层移动漏斗（见图1），图中20.3层和25.3层为移动漏斗，每层高度4.5米，机房总体高度约26.23米。由于采用移动漏斗导致机房高度增加，落料高度为也随之增大，加大了物料对下游皮带机的冲击，下游皮带机经常出现跑偏和撒料现象，胶带的使用寿命也会降低，并且还会产生较大的粉尘，加重机房内的环境污染，增加维护工作量。如果采用伸缩机头，T7A机房可以减少二层，整体高度可以由26.23m降低到17.23m左右，BC10B皮带机的提升高度也会降低9m左右，总装机功率可以减少10-15%。这样，不但机房和皮带机的投资成本（包括土建、用钢量、机电配套等）会降低，运营成本（耗电量和维护工作量）也会大大减少，并且操作简单、运行可靠、维护方便，能有效改善环境污染问题。

与移动漏斗实现一对多点卸料相比较，伸缩机头卸料口直接与下游皮带机导料槽对接，大大降低了机房层高（见图2）。本次项目中TZ1机房内采用了移动托辊伸缩机头，机房总高度仅有19.3米高，降低了9m左右。同时也降低了皮带机的提升高，皮带机的装机功率减少了16%左右，不但降低了工程造价，也减少了运营成本;另外由于落料高度降低，减小了物料对下游皮带机的冲击，下游皮带机的跑偏和撒料现象也大大减少，粉尘污染也得以改善。

对于多点卸料，虽然移动漏斗和伸缩机头都能实现，但采用移动漏斗会使工程投资增加不少，这里包括机房和皮带机的土建和用钢量，皮带机的装机功率会增加12-16%，机电配套的投资也会随之增加;运营成本会大大增加，包括耗电量，增加12-16%;维护工作量也会由于要处理大量的粉尘和漏斗中的堆料而大大增加。因此，无论从哪方面考量，伸缩机头都要优于移动漏斗。

伸缩机头按照不同的结构形式，可分为固定托辊伸缩机头和移动托辊伸缩机头。

前期的T5机房内采用固定托辊伸缩机头（见图3），固定托辊伸缩机头占用空间高度要稍大一些，皮带机上理论带面到机房层面的高度为3.047米。而且由于固定托辊和伸缩机头上的托辊有338mm的高度差，运行过程中，在高度变化位置，物料运行不平稳，很容易出现撒料现象。此种结构的优点是整体刚性比较好。

与固定托辊伸缩机头相比较，移动托辊伸缩机头结构紧凑，空间高度要低一些，皮带机上理论带面到机房层面的高度仅为2.15米。由于高度降低了近1m，因而维护相对方便。最主要的是不存在上托輥高度差的问题，物料运行平稳，不会出现散料现象，但在设计上，移动托辊组的二侧间隙要合理，牵引链条强度要足够，防止出现托辊掉落现象。

移动托辊伸缩机头的导轨结构也有V形和矩形两种形式。

V形轨道的V面与移动托辊的小轮相接触，可以约束托辊组的横向移动，导向性能好。但导轨直线度要求比较高，防止出现卡阻现象;另外，牵引链条强度要足够，否则一旦出现断链，整个运行机构运行失衡后，会由于横向约束力的存在而产生破坏性变形，后果会很严重。

矩形轨道只有一个上面和移动托辊的小轮相接触，移动托辊横向没有约束，避免了卡阻现象。但牵引链条的强度要足够，否则一旦有一侧牵引链出现断链，移动托辊组的运行会出现失衡，造成移动托辊掉落。为了避免由于断链造成移动托辊组运行失衡的问题，需要尽量降低移动托辊的重心，并在车轮上设置防倾翻装置，同时增加二根备用牵引链。

尽管伸缩机头的不同结构形式各有优缺点，但经过综合分析和比较，在运行平稳、维护方便等方面，移动托辊伸缩机头明显要优于固定托辊伸缩机头;对于移动托辊伸缩机头的二种导轨结构形式，如果从移动托辊组运行一旦失衡所造成的后果来考量，矩形导轨要好于V形导轨。在本项目中，最终选择的是，导轨形式为矩形的移动托辊伸缩机头。

3 结语

伸缩机头相对于移动漏斗，有明显的优点。自董家口矿石码头火车装车线项目开始，铁路配套干散货项目和装船线项目均采用了伸缩机头来实现多点卸料，更好地满足了系统工艺要求，取得了很好的效果。当然在具体结构上还存在一些不足，需要今后进一步完善。

基金项目：科技援助项目中国-孟加拉港口建设联合研究中心建设（KY202001014）