C.R.J. Versteegh
Design of a belt scraper test facility
Doctoraalopdracht,
Rapport 2006.TL.7041, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Materiaal dat ontsnapt aan de materiaalstroom van bandtransporteurs is iets
wat dagelijks gebeurt. Dit materiaal, mors genaamd, is duidelijk zichtbaar
in de stapels materiaal onder een bandtransporteur of bij een overstortpunt.
Mors geeft een steeds terugkerende verlaging van de effectiviteit,
productiviteit en winstgevendheid van bandtransporteurs. Eén van de
methodes om de hoeveelheid mors te beperken is het toepassen van
bandreinigers. Echter is, na tientallen jaren van onderzoek, nog steeds niet
de universele bandreiniger ontwikkeld die een goede performance combineert
met lange standtijd.
Inzicht en kennis betreffende de essentiële parameters van
bandreinigingssystemen kan leiden tot een verbeterd ontwerp en functioneren
van bandreinigers. In de stortgoedindustrie veranderen parameters zoals
bandsnelheid, belading, vochtigheidsgraad van het stortgoed inherent met de
industriële processen. Dit gaf de motivatie voor Prof. A. Robert van
het Australische 'Centre for Bulk Solids & Particulate Technology' (CBSPT)
en B. Law van het Australische ingenieursbureau 'ESS Engineering Services &
Supplies' om een onderzoekprogramma op te zetten, wat zich richt op de
performance van bandreinigers. Dit onderzoekproject is gesplitst in twee delen.
Het eerste gedeelte van dit project bestrijkt het ontwerp en realisatie van de
'band schraper' testopstelling. Na oplevering kan een uitgebreid testprogramma
worden uitgevoerd. In dit verslag wordt ingegaan op het eerst deel. Voor het
conceptuele ontwerp wordt gebruikt gemaakt van testresultaten van andere
onderzoeken en een aantal design tools, zoals morfologische schema's,
multi-criteria analyses en gevoeligheidsanalyses. De vervaardiging en
assemblage van het merendeel van de onderdelen wordt intern uitgevoerd. Met
behulp van een testprocedures worden een aantal 'ingebruikname' testen
gedaan die het betrouwbaar functioneren van de testopstelling moeten
bevestigen, en het hiermee het eerste gedeelte van het onderzoekproject
afsluiten. De nadruk in dit gehele onderzoekproject ligt op één
type bandreiniger, een band schraper, die veel wordt toegepast in de
Australisch kolenindustrie. Dit onderzoek vindt plaats in de onderzoekomgeving
van 'TUNRA Bulk Solids Handling Research Associates'. Dit onderzoekbureau heeft
zich gespecialiseerd in stortgoedonderzoek. Het is verbonden aan het 'CBSPT' en
is gelegen op het terrein van de Universiteit van Newcastle in New South Wales,
Australië.
Deze testopstelling geeft gelegenheid om verschillende parameters
onafhankelijk van elkaar te kunnen controleren. Hierdoor wordt een beter
inzicht verkregen in de onderlinge relaties. Daarnaast geeft dit ook de
mogelijkheid om specifieke bandtransporteurcondities te simuleren, en op
deze wijze klantproblemen op te lossen. Dit onderzoekproject richt zich
vooral op de reinigingsperformance en slijtage van band schrapers. De
initiële afstelling van de testopstelling zal overeenkomen met
ondergrondse condities in kolenmijnen. Dit houdt in dat er kolen in een
natte conditie zullen worden gebruikt.
Het basisontwerp van de testopstelling heeft drie hoofdsystemen. Allereerst,
de bandtransporteur die stortgoed van A naar B brengt, door middel van het
ronddraaien van een rubberen band tussen twee trommels. Vervolgens, een band
schraper system dat vastgeplakt stortgoed van de band afschraapt. Dit systeem
bestaat uit twee band schrapers: de kopschraper die gepositioneerd is ter
hoogte van de aandrijftrommel tegen de band en voornamelijk grof stortgoed
verwijdert, vervolgens de onderpandschraper die aan de onderkant van de
aandrijftrommel is geplaatst en vooral fijn stortgoed afschraapt. Het laatste
systeem is een recirculatiesystem dat het afgeschraapte mors opvangt en met
behulp van een slurry pump naar een bovengelegen stortbak pompt. Vanuit deze
stortbak wordt het stortgoed weer op de band transporteur verdeeld.
De reinigingperformance van een bandschraper wordt gemeten door de
hoeveelheid vastgeplakte mors aan de band te meten, nadat de band de beide
schrapers is gepasseerd. Dit wordt gedaan met een zogenaamde 'ICT carryback
gauge' die in staat is de 'residu mors' van de band te schrapen. Vervolgens
wordt het gewicht van de residu mors omgerekend naar een gewicht per
vierkante meter. De slijtagesnelheid van de bladen van de band schraper
wordt gemeten door het verschil in gewicht op te meten gedurende een
tijdperiode. Tijdens een blad-slijtagetest wordt de bladen op gezette tijden
uit de testopstelling verwijderd, schoongemaakt en gedroogd. Vervolgens
wordt het gewicht bepaald, en wordt het contactoppervlak van het blad
opgemeten. De grootte van het contactoppervlak wordt gebruikt om de
aandrukkracht tussen blad en band te bepalen. Andere systeemparameters zoals
het slijtage van de band, bandtemperatuur, vochtigheid van het stortgoed
worden continue dan wel periodiek gemonitord en gecontroleerd.
Uit de eerste resultaten blijkt dat de reinigingsperformance van de gebruikte
kopschrapers overeenkomt met eerdere testresultaten uit vergelijkbare
onderzoeken. De resultaten van de slijtagetesten leiden momenteel niet tot
conclusies over slijtagesnelheden. De polyurethaan bladen van de kopschraper
zijn hygroscopisch, en tussen de opeenvolgende testen niet voldoende
gestabiliseerd voor temperatuur en luchtvochtigheid, met onbetrouwbare
weegresultaten als gevolg. Bij de gelimiteerde hoeveelheid circulerende
kolenslurry is er aanzienlijk degradatie van kolendeeltjes waargenomen. Dit is
waarschijnlijk veroorzaakt onder invloed van te hoge toerentallen van de slurry
pump. Ter voorkoming wordt geadviseerd om een slurrypomp te installeren die een
grotere volumestroom levert bij een beperkt toerental.
Het eerste gedeelte van dit onderzoeksproject is hiermee succesvol afgerond.
Voor het vervolgtraject wordt geadviseerd een uitgebreid en gedetailleerd
testprogramma te ontwikkelen. Naast de basistests op het gebied van
reinigingsperformance en schraperbladslijtage, is het wenselijk dynamische
aspecten van de interactie tussen schraperblad en band te onderzoeken.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
Gewijzigd: 2006.10.22;
logistics@3mE.tudelft.nl
, TU Delft
/ 3mE
/ TT
/ LT.