1 概述

　　定量皮帶秤是位于工藝過程前后兩個連接點之間的一個獨立設備，用于監(jiān)視或控制固體物料的流量。根據(jù)固體物料品種、流動性、含水量的不同，通常會采用敞開式或封閉式的設計結構。

　　敞開式定量皮帶秤適用于塊狀、粒狀及流動性稍差的粉狀物料，其結構見圖1，從定量皮帶秤上方的料倉或給料機來的物料經(jīng)過圖中進料斗3，下到定量皮帶秤的皮帶面上，再從皮帶頭尾部卸料。因為定量皮帶秤的長度通常很短，所以皮帶輸送機大都采用平皮帶，如果物料含水量低，堆積角很小，物料很容易從皮帶側邊泄漏。而物料沿皮帶輸送時不泄漏是確保準確稱量的關鍵，為此常常在皮帶面上裝有擋料裙板2，起密封擋料的作用，擋料裙板是通過“Г”形立柱1固定在整機的縱梁上，在與皮帶的接觸面上是靠固定在擋料裙板的柔性橡膠帶密封的。當物料含水量較高、堆積角較大時，也可不用擋料裙板。由于物料輸送過程的狀態(tài)可以從定量皮帶秤的敞開部分了解到，作為稱量部件的稱量托輥和稱重傳感器也容易觀察，所以方便用戶的操作、維護和管理。

　　圖1  敞開式定量皮帶秤的結構

　　1-“Г”形立柱；2-擋料裙板；3-進料斗

　　封閉式定量皮帶秤適用于流動性好、含水量低的粉狀物料，其結構見圖2，與敞開式定量皮帶秤的結構不同的是定量皮帶秤的整體全部封閉，使定量皮帶秤物料輸送過程中產(chǎn)生的粉塵不致擴散到其封閉蓋板2之外，因此可控制粉塵和防止環(huán)境污染。此時定量皮帶秤的皮帶多采用環(huán)形波紋擋邊皮帶，以防止粉狀物料從皮帶側邊泄漏。但由于其結構是全封閉的，殼體之內的部分觀察不到，會給操作、維護和管理帶來一些不方便。

　　圖2  封閉式定量皮帶秤的結構

　　1-進料斗；2-封閉蓋板；3-頭部外罩

　　近年來，國內一些定量皮帶秤廠家還生產(chǎn)還推出了一種半封閉式定量皮帶秤，也可以像封閉式定量皮帶秤一樣用于流動性好、含水量低的粉狀物料。它的結構介乎于敞開式和封閉式定量皮帶秤之間，既不是完全敞開，又不是完全封閉。半封閉式結構一方面節(jié)省了投資，另一方面查看定量皮帶秤的運行更直接了，秤架部分的管理和維護也更方便了。

　　本文將介紹半封閉式定量皮帶秤的結構、設計要點及應用實例。

　　2 半封閉式定量皮帶秤的結構及設計要點

　　2.1 結構

　　圖3是半封閉式定量皮帶秤的外觀照片，圖中可以清晰地看到環(huán)形波紋擋邊皮帶5，所謂封閉式外殼是罩在環(huán)形波紋擋邊皮帶的上方的半封閉罩4，其寬度約比環(huán)形波紋擋邊皮帶窄150~200mm，半封閉罩上的檢修觀察孔蓋板3可以打開，以觀察物料流動情況。

　　圖3  半封閉式定量皮帶秤的結構

　　1-進料斗；2-給料閘板調節(jié)手輪；3-檢修觀察孔蓋板；4-半封閉罩；

　　5-環(huán)形波紋擋邊皮帶；6-頭部外罩

　　由于是半封閉式，皮帶下方的托輥、秤架及稱重傳感器、尾部滾筒都可以看得清清楚楚，而如果是封閉式定量皮帶秤，這些部位全部罩在外殼之內，不打開外殼，平時什么也看不到，而且這些部件的工作環(huán)境較差，粉狀物料輸送過程中產(chǎn)生的粉塵都積聚在封閉蓋板的內部無法擴散，有可能造成托輥或滾筒的軸承進灰或秤架積塵。

　　與全封閉式不同的是，半封閉罩是通過不斷運動的皮帶實現(xiàn)密封的，而這兩者之間有可能存在縫隙，因而也存在物料泄漏的可能性，如果泄漏量少還沒有關系，還有環(huán)形波紋擋邊皮帶可以抵擋，但如果大量泄漏，就會影響定量皮帶秤的正常運行。

　　2.2 設計要點

　　2.2.1 半封閉罩的固定

　　半封閉罩的尾部可以與進料斗連成一體，頭部可以與頭部外罩連成一體，但中間部位仍需要支撐，因此可通過“Г”形立柱固定在整機的縱梁上。

　　2.2.2 半封閉罩與皮帶之間的密封

　　半封閉罩是由剛性構件組成，其兩側豎直面的下端不應該直接與皮帶接觸，這就像敞開式結構的擋料裙板一樣，它也需要靠固定在半封閉罩兩側豎直鋼板面下端的柔性橡膠帶密封。

　　2.2.3 托輥間距

　　當皮帶上的負荷較重時，如果托輥間距較大，則兩組托輥的中部皮帶的下垂量較大，有可能使皮帶與半封閉罩下端的柔性橡膠帶存在大的間隙，粉狀物料就有可能從縫隙中泄漏。所以對流動性特別好容易產(chǎn)生噴涌的物料，托輥間距應適當縮小。

　　2.2.4 環(huán)形波紋擋邊皮帶

　　通常半封閉式定量皮帶秤應配環(huán)形波紋擋邊皮帶，但當半封閉罩與皮帶之間的密封做得比較好時，也可采用普通環(huán)行皮帶。因為密封較好，物料不會從密封處漏出，即使有少量泄漏，也會隨皮帶運行到下料口卸料，而不會從皮帶側邊流淌出去。

　　2.2.5 輔助設施

　　根據(jù)現(xiàn)場操作條件的差異，可以選擇一些輔助設施，如插棒閥、擋料鏈條、緩沖板、沉降室、排氣管道等等，以保證定量皮帶秤正常穩(wěn)定運行。

　　3 半封閉式定量皮帶秤的應用實例

　　3.1 湘潭鋼鐵公司石灰石配料

　　湘潭鋼鐵公司燒結礦配料過程中的石灰石配料原采用螺旋秤，由于零點變化大、控制精度低、穩(wěn)定性差、稱重傳感器損壞率高，不能滿足生產(chǎn)工藝要求，故改用湖南長沙湘計自控系統(tǒng)公司提供的半封閉式定量皮帶秤，系統(tǒng)構成見圖4。

　　圖4  湘潭鋼鐵公司石灰石配料用的半封閉式定量皮帶秤

　　1-頭部外罩；2-半封閉罩；3-星型給料機；4-環(huán)形波紋擋邊皮帶；5-稱重傳感器

　　生石灰即CaO，遇水將反應生成熟石灰氫氧化鈣Ca(OH)2，所以含水量極低，流動性很好，通常需要采用密封設備輸送，如果發(fā)生泄漏，將污染環(huán)境并可能對操作人員產(chǎn)生傷害。湘鋼在工藝設備料倉之下，安裝有預給料機——星型給料機3，在星型給料機出料口與皮帶之間設置了整體式半封閉罩2，皮帶為環(huán)形波紋擋邊皮帶4，因下游設備時消化器中產(chǎn)生的蒸汽會進入皮帶秤的半封閉罩內，為使蒸汽及時排除，在頭部外罩1的頂部安裝了排氣管。

　　半封閉式定量皮帶秤投入運行后，計量過程穩(wěn)定準確，零點變化較小，取得了令人滿意的使用效果，在柳鋼、新冶鋼等現(xiàn)場也得到推廣使用。

　　3.2 云銅鋅業(yè)焙砂計量和定量控制

　　在云銅鋅業(yè)股份有限公司濕法煉鋅浸出工序中，原料焙砂計量和定量控制原使用的敞開式定量皮帶秤，由于設備已運行多年，焙砂泄漏嚴重，現(xiàn)場粉塵彌漫，物料計量不準且無法實現(xiàn)自動控制定量給料，需要更換定量皮帶秤。原料焙砂來自沸騰焙燒爐，含水量很低，流動性非常好。但由于物料中混有收塵用的小鋼球，無法使用類似星型給料機之類的預給料機，僅安裝了一臺插板閥。

　　我院請某生產(chǎn)定量給料設備廠家根據(jù)現(xiàn)場條件專門定制了一臺半封閉式定量皮帶秤（見圖5）。由于沒有預給料機，為了能控制焙砂的流量，在現(xiàn)有料倉插板閥的下方。加裝了插棒閥3，插棒閥由上排5根、下排6根上下兩排插棒交錯組成。圖5中插棒閥下方的三條傾斜的虛線為高度依次降低的緩沖板，設計意圖是讓原來垂直給料溜槽變成傾斜給料溜槽，物料通過緩沖板后以傾斜溜槽下料的方式落到裙邊皮帶上，再通過加裝橡膠擋板的半密封罩1對物料進行整形，然后再通過密封罩內物料層高度調整裝置控制物料向出料口運行。下料口下方是一排密集的緩沖托輥，再經(jīng)過一個托輥過渡就是秤架2，秤架為單托輥直接承重式，雙稱重傳感器，托輥間距為500mm。皮帶為環(huán)形波紋擋邊皮帶4，密封罩沒有采用罩在整個定量皮帶秤的外面的全密封式，而只是罩在皮帶之上的半密封形式，每邊距波紋擋邊約70mm。由于皮帶寬度為800mm，再去掉波紋擋邊占去的寬度，所以密封罩的寬度約540mm。密封罩為鋼板材質，為了使皮帶接觸處密封及減少磨擦，又用螺栓固定一條約10mm厚的膠帶。定量皮帶秤設計最大帶速為0.2m/s，最大輸送量50t/h。

　　圖5  定量皮帶秤設計示意圖

　　1-半密封罩；2-稱量托輥；3-插棒閥；4-環(huán)形波紋擋邊皮帶

　　設備安裝就位后試運行，很快就暴露出以下問題：

　　1）當遇到料倉內焙砂傾瀉時，往往一瞬間數(shù)十公斤甚至更多的焙砂從半密封罩的密封膠帶與皮帶的縫隙處涌出，并翻過環(huán)形波紋擋邊皮帶泄漏到機架及地面上；

　　2）緩沖托輥處由于托輥密集安裝，托輥間距小于100mm，皮帶下垂量很小，基本沒有物料泄漏。而緩沖托輥之后的托輥間距為500mm，由于皮帶上物料荷載大（約69.4kg/m），在2個托輥中間部位的皮帶下陷約2~3mm，大量的焙砂就從這一部位噴涌而出；

　　3）皮帶跑偏嚴重，雖反復調整尾部滾筒附近兩側的張緊螺栓也無濟于事。皮帶跑偏可能有機械方面的原因，但由于跑偏往往在瞬間發(fā)生，推測可能與物料噴涌時的沖擊力有關，由于我們采用的是半密封結構，而半密封罩位于皮帶之上，且固定在機架上，所以當皮帶嚴重跑偏時，就將波紋擋邊皮帶壓在半密封罩下，卡死皮帶，造成停機。

　　經(jīng)過研究并反復試驗采用了以下改造方案：

　　1）在料倉下方增設加長（長度約1.4m）的沉降室，高度在現(xiàn)有密封罩上再加高200mm，沉降室內又從頂部往下加掛數(shù)排鏈條阻擋噴涌焙砂的快速流動，在沉降室出口處設出料高度調節(jié)裝置。這種加長的物料整形裝置和出料高度調節(jié)裝置，能使倉內傾瀉下來的物料在緩沖整形的同時，增大了物料與皮帶、鏈條及密封罩之間的摩擦力，使傾瀉下來的物料沖擊力被物料整形裝置吸收，在皮帶上形成低速穩(wěn)定的物料流，最后是靠皮帶摩擦作用力帶動從出料口排出。

　　2）由于沉降室加長，將秤架往卸料口方向后移1m。

　　3）為了減少托輥間距中部的皮帶下垂量，在所有托輥間距500mm的中間部位增加一組托輥，使托輥間距減少到250mm。

　　4）密封罩的密封原來是靠10mm寬的厚膠帶直接壓在輸送皮帶上，密封效果較差，后改為厚膠帶加薄軟膠帶密封（由于薄軟膠帶磨損很快，又改為收塵用的帆布濾袋），效果較好。

　　5）一開始皮帶嚴重跑偏是主要矛盾，在皮帶跑偏還未找到徹底的解決辦法的情況下，為防止皮帶跑偏時環(huán)形波紋擋邊皮帶壓在半密封罩下，造成卡死皮帶的停機事故，就將皮帶的波紋擋邊部分切掉，成為普通的平皮帶。由于半密封罩密封性能提高，泄漏的物料極少，所以沒有環(huán)形波紋擋邊的皮帶也不會造成物料從皮帶兩側泄漏。

　　6）為解決皮帶跑偏，在尾部滾筒下方和頭部滾筒上方皮帶兩側各加裝4套強力糾偏裝置，使用效果非常好。

　　采用這些措施后的定量皮帶秤見圖6。

　　圖6  改造后的定量皮帶秤

　　1-半密封罩；2-新加沉降室；3-原有料倉；4-原有閘板閥；5-插棒閥；6-密封罩的密封膠帶；

　　7-強力糾偏裝置；8-新加托輥；9-秤架的稱重傳感器接線盒

　　4 結束語

　　流動性好、含水量低的粉狀物料的計量和定量配料一直是困擾用戶的難題，而采用半封閉式定量皮帶秤或許是一個性能價格比好的選擇。