垂直提升连续输送技术的研究应用

Word版本，下载可自由编辑垂直提升连续输送技术的研究应用近年来,随着城市基础建设的快速进展,国内许多大城市(上海、北京、广州、武汉、重庆、南京等)都在进展地铁轨道交通运送系统,目前制约盾构推动速度的主要问题就是配套运送系统。以上海地铁明珠二期南浦大桥站到浦东南路站来计算,根据采纳原有间断运送方式,因为车辆装土过程所耗时光多、单位时光运量小,盾构有效工作时光短(据地铁建设单位介绍,盾构有效工作时光实际不到开机时光的40%),以及运送距离超过500~700m时,运送能力严峻不足等因素,盾构推推停停,天天可推动6~8m。地铁施工现场大多在繁华的城市街区,其施工场地、环保噪音都受到严格的限制,可见原有些运送方式已严峻制约了地铁建设的施工进度。实行垂直提高延续运送技术取代本来使用多年的陈旧的间断运送办法是一种技术革新的趋势所在。

1主要讨论内容和关键技术特点

垂直提高延续运送技术是一种适应性强、提高效率高的物料输送技术,具有运量大、延续运送、平安性好、设备占用面积小等特点,特殊适合于地铁隧道施工现场受空间、时光、环保等条件限制的市政工程等项目。2023年以来上海地铁建设有限公司与煤炭科学讨论总院上海分院成立了联合课题组,针对上海地区地质条件的特别性以及对环保的严格要求等因素举行技术攻关,主要针对不同物理特性的物料(砂性土、粘性土等)举行实验,以取得相关的实验数据、设计参数以及针对粘土的卸料、清扫等难点的解决措施。本课题讨论的主要内容:(1)垂直提高延续运送机型挑选,要求系统高效率运行时低噪音、高牢靠性。垂直提高延续运送技术可以利用多种途径达到目的,按照对上海地铁工地泥土土质的调研和分析,在煤炭行业延续运送技术中堆积的阅历,确定采纳波纹挡边带式输送机来实现。由于波纹挡边带式输送机能按照各种特别场合的需要,倾角从0~90°随意布置,能实现在极短的距离内,将物料从水平转换到90°提高的能力。为了取得较好的加料及卸料效果,实验台采纳Z形布置形式,在尾部水平段加料,在头部水平段举行卸料。(2)地铁施工过程中运送各种不同物料的高适应性要求,从而保证迅速延续运送,达到盾构迅速掘进配套运送的要求。特殊是上海特别土质(黏泥、泥沙)这一国际公认特别特性物料的要求。

为了满足地铁盾构后配套施工的适应性要求,主要的关键技术:

(1)波纹挡边带的结构、横隔板外形及衔接技术波纹挡边带的基带、波纹挡边、横隔板之间采纳较高强度的硫化和螺栓联接技术,其中波纹挡边硫化在基带的两边,横隔板与基带及波纹挡边的联接均采纳螺栓紧固,更换便利。

(2)黏土质物料的牢靠卸料和清扫技术

在输送黏土物料时,依赖重力的作用不能将其有效地卸下,留在输送带上的残余物料被带回回程分支,造成改向滚筒、回程托辊上积垢而导致输送带打滑、跑偏、磨损,滚筒、托辊过早损坏,影响输送机正常运行,故必需用清扫装置清除粘在输送带上的残余物料。因为波纹挡边带具有横隔板,不能用常用的刮板式清扫器和毛刷式清扫器,可以采纳振动式清扫器和喷水式清扫器。喷水式清扫器除了需要充沛的水源和高压泵外,还需要有排污系统或污水处理系统,以满足城市施工环保要求。香港九广铁路西铁地铁建设就是使用喷水式清扫器和污水处理系统,但其价格超过盾构和主机的价格,达到几千万美元。采纳振动式清扫器,在上水平卸料段安装了由主动拍打器和被动拍打器组合而成的联合清扫装置。主动拍打器由电机驱动拍打装置打击输送带,被动拍打器是一种由若干个沿圆周均布的托辊组成的振动清扫装置,随输送带运行,托辊间断地冲击输送带引起振动,两者的工作原理都是拍打挡边输送带的非工作面,将粘附在挡边、隔板及基带上的物料振动下来,达到清扫的目的。拍打器接触输送带的部件必需能转动,以防止在输送带面上滑动接触,损坏输送带。主动拍打器安装位置距离卸料滚筒应尽可能近,以能使用滚筒面所提供的彻低支承的输送带平面。拍打器旋转方向应与卸料滚筒全都,打击速度和幅度应当都可调整,以取得最佳卸料状态,并可在发生共振时举行调节。

为了能确保该技术攻关讨论的胜利,按照煤炭科学讨论总院上海分院在煤炭行业延续运送中堆积的技术阅历,并结合上海地铁的实际状况,先组建模拟工况条件下的实验台,利用实验台的型式实验,对垂直提高延续运送技术在上海地铁隧道建设工程的应用举行讨论实验,取得了该项技术在隧道工程领域应用的阶段性成绩。实验胜利后创造出结构更合理的垂直提高延续运送设备,达到地铁施工现场的生产要求。

2垂直提高输送系统的结构概述

垂直提高延续输送系统由波纹挡边带式输送机(见图1)和转载带式输送机组成。

波纹挡边带式输送机主要由波纹挡边输送带、驱动装置、传动装置、机尾拉紧装置、改向装置和清扫装置等组成。

2.1波纹挡边输送带

它由基带、波纹挡边及横隔板组成,以一般输送带作为基带,在其两边粘结(硫化)上波纹挡边,并在2条波纹挡边之间的基带上,按一定的间距联接(硫化或用螺栓联接)上横隔板。

(1)基带

基带的形状与一般输送带相同,但横向刚度普通比一般输送带的大。其抗拉体材料(芯层)采纳尼龙帆布,主要承受拉力,在芯体的上下面外加特别加强层,增强横向刚性,再笼罩上一定厚度的胶,提升使用寿命。

(2)波纹挡边

挡边做成波纹状是为了使输送带能顺当地绕过滚筒和凸凹弧区段,以满足输送线路的要求。同时也使挡边上部不会产生过大的附加应力。挡边的波形可以是齿形、S形、W形和WM形,目前多用S形。

(3)横隔板

在波纹挡边之间的基带上,按一定的间距粘结横隔板,横隔板间距是按照输送量、输送机倾角和物料粒度等诸多因素来确定的。为了提升输送能力,避开浮现撒料现象,则需要较小的隔板间距。但是为了取得较好的加料和卸料效果,则要求有较大的隔板间距。

2.2驱动装置

驱动装置是波纹挡边输送机的动力部分,它主要由电动机、联轴器、减速器和制动器等组成。电机是驱动单元的动力源,利用变频调速装置实现无级变速,满足不同实验速度的需要。

2.3传动装置

传动装置主要由传动滚筒、机头架等组成。传动滚筒是将驱动装置的动力,利用摩擦力传递给波纹挡边带使之运行的部件。传动滚筒的表面包上橡胶,增大传动滚筒与波纹挡边带之间的摩擦系数,减小滚筒表面的磨损。

2.4改向轮

改向轮用于挡边带凸弧段的下分支或凹弧段的上分支,它们托在或压在波纹挡边输送带有波纹挡边和横隔板的一面,其作用是转变输送带运行方向。改向轮有单式和复式2种。单式改向轮支在挡边输送带的空边上,复式改向轮的大轮支在挡边输送带的空边上,小轮支在挡边输送带的挡边顶部。

2.5托辊和挡辊

托辊主要有上托辊、下托辊、缓冲托辊、凸弧段托辊和凹弧段托辊。上托辊用于支承输送带及其上的物料,下托辊用于支承输送带,缓冲托辊安装在挡边机的受料段,以减小物料的冲击,使之稳定运行,延伸输送带的使用寿命。凸弧段托辊和凹弧段托辊都是成组使用,相当于改向滚筒,前者用于支承凸弧段输送带及其上的物料,后者用于压住凹弧段输送带。波纹挡边输送机的托辊都是采纳平托辊。挡辊安装在凸弧段和凹弧段的基带上分支的两侧,普通成组使用,用于防止输送带跑偏。

2.6清扫装置

清扫装置用于清扫输送带上粘附的物料,本机设有头部清扫器和尾部清扫器。

在输送黏性大的物料时,采纳一种清扫装置往往不能把输送带彻低清扫整洁,可采纳联合清扫装置。头部清扫器就是采纳了联合清扫装置,由主动拍打器和被动拍打器组合而成。工作原理都是拍打挡边输送带的非工作面,从而将粘附在挡边、隔板、及基带上的物料振动下来,达到清扫的目的。安装位置距离卸料滚筒应尽可能近。

尾部清扫器采纳一般空段清扫器,逼近机尾改向滚筒安装,用来清扫撒落在回程分支输送带上的物料,防止物料夹在输送带与尾部滚筒之间,发生输送带跑偏,损坏滚筒和输送带,影响输送机的正常运行。

2.7拉紧装置

拉紧装置是使输送带具有足够的张力,保证输送带与传动滚筒之间产生足够的摩擦力使输送带不打滑,并限制输送带在各托辊之间的垂度,使输送机正常运行。本机采纳螺旋拉紧装置,拉紧滚筒安装在尾架上的滑架中,利用转动尾架上的螺杆使滚筒前后移动,以调整输送带的张力。螺旋拉紧装置结构容易,操作便利。

2.8机架

机架是用于支承滚筒、改向轮、改向托辊组及承受输送带张力的装置,本机机架采纳了结构紧凑、刚性好、强度高的钢结构矩形机架。

2.9电气控制

实验台电气控制采纳就地控制,挨次启动,变频调速,以接触器、继电器为主要电气控制手段。实现对输送机的起动预警、停车、紧张停车、故障庇护等操作,具有电机电流、输送带速度和设备运行及故障状态的LED显示功能。系统布置故障沿线紧张停车的拉线开关、防跑偏开关、信号电铃。

3实验参数选取与结论

本系统的主要技术参数必需与上海地铁隧道掘进的盾构的主要技术参数相匹配。实验台参数的选取尽量符合实际使用工况,按照盾构掘进的尖峰速度计算,盾构的最大出土速度为180t/h,盾构后面转载带式输送机的带速为1.6m/s,利用设计计算,确定实验用垂直提高输送机的主要技术参数如下:

经过对地铁施工现场不同特性泥土的多次实验后得出结论如下:

(1)系统驱动装置主要元部件的性能满足要求,运行牢靠。

(2)波纹挡边带的横隔板采纳TC型结构后,横隔板间距在300mm左右比较合适,间距太小(如200mm)时,黏性泥土不易彻低进入波纹挡边和横隔板之间,有泥土搁在横隔板上,在垂直段会落下来。间距太大(如大于400mm)时,泥土在垂直段会超出横隔板掉下来。

(3)仅采纳被动拍打器时,黏土物料在机头滚筒处直接卸料的约30%,上水平卸料段落料约60%,垂直回程段和机尾水平回程段的落料约10%,带速越高,回料越严峻。即使用高压水枪冲洗波纹挡边带上的残余粘土,因为在运行中,清扫效果并不抱负。黏土用长溜槽转载时,易造成物料飞溅、阻塞,影响系统的延续运送。

(4)增强机头上水平卸料段的长度,有利于改善卸料条件,在增强了一套主动拍打器后,基本上解决了卸料和清扫难题,泥土经过卸载滚筒和主、被动拍打器的振动,在机头水平卸料段内落下,经头部卸料平型输送带集料机回收,卸到转载输送机上,实现了物料的延续循环输送,运行状况良好。

(5)无论是砂性土还是黏性土,在实验过程中都没有发生飞料现象;使用高分子聚乙烯横隔板时黏泥状况与橡胶横隔板相差并不显然。

垂直提高运送系统在实验过程中各项讨论内容达到了预期的要求,解决了粘土物料的垂直提高、卸料和清扫等技术难题。

4实际应用状况

目前垂直提高延续运送系统已应用到上海明珠线二期工程浦东南路站-南浦大桥站区间隧道的建设中,它与水平带式输送机衔接组成泥土的延续运送系统,系统运行中