喬治忠，劉利波，曹艷軍

(神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司 選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

管狀帶式輸送機(jī)的應(yīng)用范圍較寬，主要用于煤炭、礦石粉、粘土、粉煤灰、濾塵、石灰石和糧食等散狀物料的輸送[1]。近幾年來，由于管狀帶式輸送機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其管狀帶式輸送機(jī)垂直輸送和小曲率半徑轉(zhuǎn)彎技術(shù)已趨于成熟，因此長距離管狀帶式輸送機(jī)更具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 黑岱溝選煤廠概況

黑岱溝選煤廠管狀帶式輸送機(jī)系統(tǒng)未建之前，矸電公司所需燃煤主要通過卡車，從黑岱溝露天煤礦選煤廠或外購地運至矸石電廠儲煤場。為更好地完成配煤生產(chǎn)作業(yè)，充分利用低質(zhì)劣煤，同時進(jìn)一步降低運營成本，改善生產(chǎn)作業(yè)條件，提高生產(chǎn)效率，增加輸煤生產(chǎn)作業(yè)的可靠性，選煤廠于2012年6月4日開工建設(shè)管狀帶式輸送機(jī)輸煤系統(tǒng)，后因征地受阻，工期延誤，直至2018年3月27日輸煤系統(tǒng)才開始試運行。如圖1所示，廠外輸煤膠帶系統(tǒng)起點是黑岱溝選煤廠，終點是矸電公司，總長度為4 476 m，設(shè)計規(guī)模為7.60 Mt/a，額定處理能力1 700 t/h。

圖1 長距離管狀帶式輸送機(jī)橫跨鐵路環(huán)線

該輸煤系統(tǒng)包括四部分：黑岱溝選煤廠配取煤系統(tǒng)、管狀帶式輸送機(jī)系統(tǒng)(全段4 182 m)、儲煤系統(tǒng)(2×1萬t筒倉)、矸電公司廠內(nèi)供煤系統(tǒng)。管狀帶式輸送機(jī)系統(tǒng)跨越三條鐵路、一條國道(G109)及一條高速公路(榮烏G18)，其中頭尾部高差58.4 m；膠帶成管后公稱直徑0.5 m(原始帶寬1.9 m)，帶速4.5 m/s，牽引總功率4×800 kW；驅(qū)動方式為頭部3臺6 kV變頻電機(jī)，尾部1臺6 kV變頻電機(jī)。

2 管狀帶式輸送機(jī)應(yīng)用情況

2.1 結(jié)構(gòu)特點

管狀帶式輸送機(jī)主要由輸送帶、滾筒組、托輥組、驅(qū)動裝置、逆止器、制動器、張緊裝置、清掃裝置、鋼結(jié)構(gòu)、導(dǎo)料槽、頭部護(hù)罩及漏斗、緩沖托輥及各種安全保護(hù)和指示裝置等組成(圖2)。帶式輸送機(jī)成型處采用六邊形帶式輸送機(jī)專用托輥組，在管帶成型處的托輥組選用十二邊形帶式輸送機(jī)專用托輥組，為了保證膠帶順利成型，在十二邊形托輥組前，另外還設(shè)置了角度可調(diào)的導(dǎo)向托輥和糾偏托輥。

圖2 管狀帶式輸送機(jī)截面示意

管狀帶式輸送機(jī)是在尾部受料段后由平形變成槽形，槽形逐漸過渡后卷成圓管狀。在運輸管段中，膠帶被六邊形布置的輥子定型裹成圓管。當(dāng)?shù)竭_(dá)頭部時膠帶逐步過渡，由圓管形狀變成深槽形，槽形在頭部滾筒處卸料。膠帶的回程段可以采用圓管狀、平行或V形返回[2]。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

管狀帶式輸送機(jī)主要參數(shù)如表1所示。

表1 管狀帶式輸送機(jī)主要參數(shù)

2.3 應(yīng)用特點

管狀帶式輸送機(jī)除了具有與普通帶式輸送機(jī)運輸耗能低、運輸成本低等特點外，在運輸、安裝方面還具有以下特點：

(1)物料密閉輸送。物料被包圍在管狀膠帶內(nèi)運輸，不會散落飛揚(yáng)，也不會因刮風(fēng)、下雨而受到外部環(huán)境的影響。這樣既避免了因物料的撒落而污染外部環(huán)境，也避免了外部環(huán)境對物料的污染，從而保證了管狀帶式輸送機(jī)運輸沿線干凈、整潔，尤其適合長距離跨越公路、鐵路等重要設(shè)施的物料輸送任務(wù)。

(2)沿空間曲線布置 。由于膠帶被6只托輥強(qiáng)制卷成圓管狀，不會出現(xiàn)普通帶式輸送機(jī)的跑偏現(xiàn)象。管狀帶式輸送機(jī)可實現(xiàn)立體螺旋狀彎曲布置，減少輸送長度，節(jié)省空間位置，降低設(shè)備成本。一條管狀帶式輸送機(jī)可取代一個普通膠帶輸送機(jī)運輸系統(tǒng)，可節(jié)省轉(zhuǎn)運站造價和多驅(qū)動的成本，且可減少故障點[3]。

(3)大傾角輸送 。由于膠帶形成圓管狀，物料在圓管內(nèi)強(qiáng)制成形，物料與膠帶之間的摩擦系數(shù)要比普通帶式輸送機(jī)大，因此可實現(xiàn)大傾角輸送[3]。向上輸送時理論最大傾角達(dá)25°～30°，向下輸送時可達(dá)20°～25°。黑岱溝選煤廠廠外圓管帶式輸送機(jī)系統(tǒng)所經(jīng)之處地形起伏較大，侵蝕作用劇烈，樹枝狀沖溝極為發(fā)育，沖溝為V字型，窄而深，溝壁陡峭，導(dǎo)致運輸系統(tǒng)縱斷面起伏較大。系統(tǒng)共設(shè)10個坡段，最大縱坡為21.197%。

(4)安裝占地面積小。在相同輸送量的情況下，管狀帶式輸送機(jī)圓管部分的橫斷面寬度只有普通輸送機(jī)的2/3～1/2左右，因此管狀帶式輸送機(jī)受地形限制較小，可以沿地形靈活布置。在長距離輸送的情況下，可大大降低棧橋費用。

(5)多向轉(zhuǎn)彎。上下膠帶形成的管狀膠帶，在運輸過程中最小轉(zhuǎn)彎半徑30 m(管帶直徑100 mm)、最小60 m的距離內(nèi)可實現(xiàn)360°水平或傾斜空間變向運輸，可以滿足不同地形地勢的運輸[6]。

3 管控過程中存在的難題

(1)由于膠帶機(jī)全程4.2 km，巡檢人員有限，步行巡檢范圍很大，造成巡檢效率非常低。

(2)設(shè)備全程約有2 700組托輥，每組12個托輥，托輥總數(shù)約為3.2萬余根，巡檢設(shè)備多，相對工作量較大。

(3)雙層管狀帶式輸送機(jī)架遠(yuǎn)高于正常人身高，人員只能在設(shè)備一側(cè)進(jìn)行巡檢，因此單程巡視無法滿足對設(shè)備的全方位巡視檢查。

(4)膠帶機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動設(shè)備，如托輥、滾筒、驅(qū)動裝置等損壞發(fā)熱的檢查過程中，人員肉眼無法第一時間識別膠帶及運行情況。人工巡檢所觀察到的空間位置有限，無法全方位觀察設(shè)備的狀態(tài)，尤其無法及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場運轉(zhuǎn)設(shè)備的發(fā)熱情況。在遇到雨雪大風(fēng)等惡劣天氣時，巡檢工無法到達(dá)現(xiàn)場。

(5)目前，我國正在使用的圓管帶式輸送機(jī)，由于其自身特點，輸送機(jī)沿線均沒有設(shè)置消防設(shè)施，只在機(jī)頭和機(jī)尾處設(shè)有消防設(shè)施。對此，國家目前也沒有明確的規(guī)程規(guī)范要求。

(6)管狀帶式輸送機(jī)系統(tǒng)所經(jīng)之處地形復(fù)雜，有的地表坡度過大，很難沿帶式輸送機(jī)修建維修道路。帶式輸送機(jī)大部分為棧橋通過，且沿線一側(cè)均留有檢修通道，因此只考慮在圓管帶式輸送機(jī)大角度轉(zhuǎn)彎處利用既有道路作為輸送機(jī)日常養(yǎng)護(hù)與維修的通道。

長距離的管狀帶式輸送機(jī)對人員的維修及檢驗造成很大負(fù)擔(dān)。由于設(shè)備具有的特點，導(dǎo)致設(shè)備運行風(fēng)險較大[4]，因此亟需采用技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的技術(shù)對管狀帶式輸送機(jī)進(jìn)行全方位的巡檢，以保證設(shè)備安全，杜絕發(fā)生設(shè)備事故。

4 技術(shù)研究方向

為解決長距離管狀帶式輸送機(jī)生產(chǎn)管理存在的難題，亟需研究開發(fā)全方位巡檢技術(shù)，建議對長距離管狀帶式輸送機(jī)的管控開展專項研究[5]。全方位巡檢技術(shù)項目研究的內(nèi)容主要包括：

(1)沿管狀帶式輸送機(jī)布置的智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)。通過在管狀帶式輸送機(jī)兩側(cè)安裝導(dǎo)軌機(jī)架，安裝“智能巡檢機(jī)器人”，實現(xiàn)噪聲收集、管狀帶式輸送機(jī)底托輥感溫、膠帶撕裂監(jiān)測、位置鎖定及視頻監(jiān)控等功能。通過機(jī)架下方鋪設(shè)的電纜傳輸信號。通過單獨的控制模塊對“智能巡檢機(jī)器人”進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，達(dá)到對膠帶區(qū)域故障的精確判斷，跟蹤膠帶的運輸速度，對故障點進(jìn)行圖像采集。

(2)無人機(jī)定速巡檢系統(tǒng)?？蓪⒓t外感溫?zé)o人機(jī)設(shè)置在距離管狀帶式輸送機(jī)一定高度的空中索道上，從管狀帶式輸送機(jī)上方對托輥溫度進(jìn)行熱成像探測，可避免停機(jī)前由于巡檢不到位，停機(jī)后燒紅的托輥引起火災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)損失。

(3)中央信息處理平臺。中央信息處理平臺負(fù)責(zé)收集智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)和無人機(jī)定速巡檢系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)，通過圖像直觀地在中央顯示屏上顯示管狀帶式輸送機(jī)的概略圖，顯示相應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)以及報警信息。中央顯示屏顯示分區(qū)域的管狀帶式輸送機(jī)現(xiàn)場概況，并且通過現(xiàn)場監(jiān)視器調(diào)出管狀帶式輸送機(jī)支架等重點部位圖像。中央信息處理平臺可以對管狀帶式輸送機(jī)兩側(cè)的智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，指揮智能巡檢機(jī)器人對特定位置進(jìn)行拍照取證。

5 建設(shè)安裝注意的問題

長距離管狀帶式輸送機(jī)運輸管理應(yīng)在以下幾個方面進(jìn)行重點關(guān)注，從而避免其“帶病”運行，以減少重大安全隱患。

(1)各處轉(zhuǎn)載站配電室保證安全運行，避免發(fā)生跳電等故障，避免管狀帶式輸送機(jī)經(jīng)常重載啟停，以減少驅(qū)動滾筒包膠開裂和輸送帶損傷、影響設(shè)備使用壽命等問題。

(2)保證轉(zhuǎn)載站配電室PLC通訊暢通，保證機(jī)尾和機(jī)頭PLC正常通訊，不影響正常啟機(jī)。

(3)在嚴(yán)寒地區(qū)，必須設(shè)計防凍液系統(tǒng)，避免冬季天氣寒冷造成管狀帶式輸送機(jī)輸送帶僵硬無法彎曲、煤塊結(jié)冰、粘輸送帶等問題。

(4)保證機(jī)頭、機(jī)尾的消防泵處于可用狀態(tài)，保證管狀帶式輸送機(jī)中部主要檢修道路暢通，保證消防車能及時趕往現(xiàn)場。

(5)保證管狀帶式輸送機(jī)全線照明燈具安裝可靠，保證夜間能正常巡視。