長距離帶式輸送機規(guī)劃設計研究重點

王晗 徐亮 吳彬

摘?要：帶式輸送機在水電行業(yè)和綠色建材行業(yè)應用廣泛，統(tǒng)計了國內(nèi)外大型長距離帶式輸送機的應用案例，從工藝布置、帶寬和帶速的選取、運行能耗和驅(qū)動布置等方面論述了長距離膠帶機規(guī)劃設計的重點，并提出了節(jié)能降耗、降低成本的原則和設計思路。

關鍵詞：長距離；布置；帶寬；帶速；能耗；多點驅(qū)動

1?概述

隨著我國基礎設施建設的飛速發(fā)展，我國已成為全球綠色砂石骨料最大的需求市場。大規(guī)模建筑骨料礦山大多位于山區(qū)或丘陵地帶腹地，往往需要通過遠距離運輸將成品或半成品骨料運輸至中轉(zhuǎn)目的地。隨著長距離輸送皮帶機制造技術和設計理念的發(fā)展成熟，膠帶機運輸結構簡單、輸送物料范圍廣泛、輸送量大、運距大、對線路適應性強、裝卸便利、可靠性高、運營費用低、能耗低、運輸效率高等優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，長距離帶式輸送機在水電工程和綠色砂石行業(yè)的應用越來越廣泛。

2?規(guī)劃設計研究重點

2.1?工藝布置

由于長距離帶式輸送機輸送距離長，且都在生產(chǎn)區(qū)域以外，地形復雜，總圖工藝布置限制因素較多，直接影響項目建設難度、長距離帶式輸送機建筑工程投資和生產(chǎn)運行檢修。

項目總圖規(guī)劃布置方案要根據(jù)長距離帶式輸送機受料點和落料點的地理位置，優(yōu)先選擇距離最短且地勢起伏平緩的路線，盡量避讓布置區(qū)域內(nèi)的基本農(nóng)田、三區(qū)兩線、公益林地、高壓線、油氣管線、居民密集居住區(qū)、高速公路、鐵路、水域等敏感性因素。各個工程項目具體情況不一，很難同時兼顧全部影響因素，因此可采用設置分段解決突出敏感性問題。長距離帶式輸送機工藝設計以盡量減少分段數(shù)量，增加單條帶式輸送機的長度，減小中間轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)為原則，充分利用長距離帶式輸送機實現(xiàn)平面空間曲線。

長距離帶式輸送機縱面地形連綿起伏，經(jīng)過的山勢較多，村路、公路、河流交錯出現(xiàn)；地上大部分是農(nóng)田、耕地，間有林地，線路附近有多處村莊。地形地貌、地上物分布狀況決定了帶式輸送機的縱面線上隧洞、棧橋交錯存在，減少隧洞、降低棧橋高度、減少山體挖方，通過帶式輸送機自身的凸凹弧設計一定程度上利用地勢走向布置。

以長九（神山）灰?guī)r礦長距離帶式運輸機［1］設計為例，結合本工程的地形特點和輸送機線形布置特點，經(jīng)過對帶式輸送機各種工況的設計計算，并借鑒國內(nèi)外應用經(jīng)驗，綜合分析、比較后，設計為“S”形最優(yōu)曲線，避開南泉寺、海螺礦區(qū)、升金湖自然保護區(qū)等多處敏感地區(qū)。

2.2?帶寬、帶速的選擇

帶寬和帶速的理想配合原則是滿足運量條件下帶速達到最大，膠帶機帶寬最小。一般來說，輸送能力確定的條件下，膠帶機帶寬和帶速存在多組匹配組合。帶寬越大，運行帶速越低，而輸送機的膠帶機張力越大，輸送帶型號增加，膠帶機部件重量增大，造價提高，因此適當提高膠帶機運行帶速是有益的。而過分增加帶速，減小帶寬會造成裝載率增大，增加物料溢出風險，運行維護的難度增大。因此應從技術和經(jīng)濟兩方面綜合考慮，以噸量運輸能耗指標最低為目標，經(jīng)多方面比選論證后確定帶寬和帶速。

統(tǒng)計國外一些大型長距離帶式輸送機和國內(nèi)大型綠色建材項目的噸量運輸能耗指標。國外大型長距離帶式輸送機能耗情況，單段長度5～10km以內(nèi)能耗指標約0085～0.40kW*h/（t*km），單段長度10～20km能耗指標約0.044～0.26kW*h/（t*km），單段長度大于20km能耗指標約0.099～0.103kW*h/（t*km）。

國內(nèi)大型綠色建材項目大型長距離帶式輸送機能耗情況，單段長度5km以下的能耗指標約0.077～0.180kW*h/（t*km），單段長度5～10km以內(nèi)能耗指標約-0.590～0305kW*h/（t*km）（含發(fā)電工況），單段長度10km～20km能耗指標約0.062～0.106kW*h/（t*km）?？梢姡瑖鴥?nèi)的單段長距離帶式輸送機能耗指標已達到世界先進水平。

綜上所述，長距離帶式輸送機單段長度越長，能耗指標越低，能耗指標控制在0.350kW*h/（t*km）以內(nèi)是合適的。

2.3?驅(qū)動布置

多點驅(qū)動最主要是降低最大張力，而最大張力影響帶式輸送機的功率配備和部件選擇。對運輸能力已定的膠帶輸送機，最大張力值越小，膠帶的層數(shù)越少，運行也越經(jīng)濟。

中長距離帶式輸送機宜采用頭部雙驅(qū)動滾筒+尾部驅(qū)動滾筒的驅(qū)動布置形式，相比頭部驅(qū)動方式，膠帶機最大張力降低約?30%。由多組傾斜段和水平段組成的復合式輸送機，在中間適當位置設中部驅(qū)動裝置，可使輸送機最大張力降低30%～50%。下運式帶式輸送機宜將驅(qū)動滾筒布置在機尾。

設置多點驅(qū)動的主要優(yōu)勢：（1）降低膠帶的張力。（2）減速機、電動機和控制裝置等能夠標準化。（3）可以任意選定電動機的啟動順序，防止啟動時膠帶的伸長而產(chǎn)生的浪涌現(xiàn)象。（4）各驅(qū)動電動機可按順序啟動，與單機驅(qū)動相比，可減低啟動電流的最大值，對電源的影響也小。

以廣東云浮項目半成品長距離帶式輸送機設計分析為例，采用Overland公司的BeltAnalyst進行設計分析，采用頭、尾驅(qū)動，輸送帶應選擇ST3500，若增設1個中間驅(qū)動，輸送帶可選擇ST2500，輸送帶帶強降低約28.6%。

以長九神山灰?guī)r礦工程長距離帶式輸送機為例，設置頭部3×2240kW+中部3×2240kW+尾部1×2240kW的多點驅(qū)動布置方案，輸送帶帶強選用ST3150。

因此，頭中尾驅(qū)動可使驅(qū)動功率分散開來，可以降低輸送帶運行時的最大張力，降低輸送帶的強度要求，增加輸送機的運距，增加制動可靠性，降低輸送機制造成本。

圖2?長九灰?guī)r礦項目長距離帶式輸送機多點驅(qū)動布置示意

結語

通過對國內(nèi)外大型長距離膠帶機應用研究，對長距離帶式輸送機平縱斷面工藝布置、帶寬和帶速的選取、運行能耗分析、驅(qū)動布置等方面進行了較為細致的研究分析，提出了工藝布置的要點、帶寬和帶速選取的推薦范圍、長距離膠帶機運行能耗控制指標、多點驅(qū)動的合理布置等優(yōu)化長距離膠帶機規(guī)劃設計的思路和措施，對膠帶機的工藝設計研究提供參考。

參考文獻：

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作者簡介：王晗（1991—?），男，漢族，山東菏澤人，碩士，工程師，從事綠色礦山項目工藝設計工作。