長距離膠帶輸送機是一種大運輸量輸送設備，具有輸送連續(xù)、可靠、自動化程度高、設備維護工作量小、可與工廠總控制系統(tǒng)聯(lián)網統(tǒng)一管理、輸送線路按地形布置占有耕地少等特點；同時物料在運輸過程中相對穩(wěn)定，揚塵點少、對環(huán)境污染小。作為我國西部最大的新型干法水泥生產線，都江堰拉法基水泥公司坐落在四川省都江堰市郊蒲陽鎮(zhèn)，石灰石礦山位于直線距離6km外的虹口鄉(xiāng)，廠區(qū)和礦區(qū)均位于都江堰世界雙遺產自，然保護區(qū)，為工程的建設帶來了一定的難度。我院作為本項目的廠區(qū)工程設計和石灰石礦山工程總承包商，采用國際流行的交鑰匙總承包方式承擔了該項目建設。礦山輸送系統(tǒng)的結構工程于1999年12月正式開工，2001年3月全線土建主體工程結束，2001年4月開始安裝，2001年11月進入調試。2001年12月正式投入試運行，現(xiàn)已累計運行9個月，輸送礦石60萬t，已通過都江堰拉法基水泥公司的臨時接管和200h性能考核，達到了設計的保證指標。
一、系統(tǒng)設計
1．線路選擇
由于礦區(qū)的最高開采臺段標高為1440m，最低開采標高1170m，工廠標高720。730m，礦山和工廠間最大高差達720rn，而石灰石礦山和生產工廠之間直線距離6km，中間跨越了白沙河、百果崗、llOkV高壓線、滑坡體和多個村莊等自然地物、地貌，地形起伏大，十分復雜，礦山開拓和運輸存在一定的難度。我院技術人員和拉法基集團里昂技術中心技術人員一起，通過宴地反復踏勘和路線選擇，結合礦山地形條件和國內外的成功經驗，經過多方案比較，一致同意礦山選擇漓槽．溜井，平峒方案，經錘式破碎機破碎后粒度小于75mm的碎石經膠帶輸送機送人∮13m的碎石溜井，通過井底喂料機和長距離鋼芯膠帶輸送機運輸進廠。
在膠帶輸送機的線路選擇時，既要使輸送線路盡量為保證產品質量和產量，配備的自
動化程度技術水平最高，貼近地面、降低架空高度，又要防止挖方量太大，同時要保證皮帶的升降角度控制在合理范圍內，由于受地形和工程地質條件制約，最終選定的膠帶輸送機線路共有6個平峒和隧道，平峒（隧道）總長度2808m。石灰石輸送系統(tǒng)從碎石溜井底
部板喂機轉載溜子排礦口起，到廠區(qū)圍墻以內的卸礦平臺止，共分為l號、2號、3號共3條輸送機，中間設有4個轉載站房，站房內布置有轉載設施（如溜子、緩沖倉、給料機）、除鐵器、計量秤和轉載點除塵器系統(tǒng)。膠帶輸送系統(tǒng)縱斷面設計力求降低架空高度，同時控制隧道長度。
1號輸送機起點在溜井中心以遠ll.lm，終點為2號站轉載漏斗中心，1號膠帶的驅動放在尾部平峒內，從長997.3m的平峒穿出，下行運輸?shù)?號轉載站，全長I631.43m，豎曲線包括1段凸弧和1段凹弧。
2號輸送機起點在2號站轉載漏斗中心以遠3m，終點為3號站轉載漏斗中心；2號膠帶穿越復雜地形最多，跨越白沙河，穿過5段隧道，全長3905 .72m，豎曲線有Il段，其中凸弧6段，凹弧5段。
3號輸送機起點在3號站轉載漏斗中心以遠2m，終點為工廠轉載漏斗中心。3號帶較短，全長480.3m．穿過2趟llOkV高壓線，由于高壓線無法搬遷，使線路的布置難度加大，線路從水平段過渡到爬坡段的距離短，角度大，上行坡度為14.4260，因此該線路設計l段凹弧段。
2.線路設計
根據選定的輸送線路和運行工況，輸送系統(tǒng)的設計保證指標為：輸送能力600t/h；帶寬800mm;運行帶速3.15m/s；輸送物料石灰石(粒度0~75mm)；松散比重：1.45t/m3;純運行時間：12h/d；運輸不均衡系數(shù)1.15。
根據牽引計算，1號膠帶正常輸送時呈發(fā)電運行，反饋功率約140kW，特殊工況時出現(xiàn)電動運轉，但持續(xù)時間很短；2號膠帶中部最高，尾部次之，頭部最低，正常運行呈電動工況，功率為211kW，白沙河一端上坡段滿載而工廠一端下坡段空載時達最大功率642kW，特殊工況下出現(xiàn)負功，約一300kW，但時間短暫約150a；3號膠帶為純電動運行，停車后出現(xiàn)較大倒轉力，需設置逆向制動。
根據上述工況，設計中l(wèi)號膠帶采取尾部單電機驅動、2號膠帶采用頭尾部三電機雙驅動、3號膠帶頭部單電機驅動，配備德國FLENDER減速機，3條膠帶輸送機的主要設備配置情況見表1。
3．線路牽引計算
計算參數(shù)的選擇是否合理，直接影響到線路牽引計算結果的可靠性和安全性，我們經
過綜合分析和初步計算，選定的有關計算參數(shù)如下。
運行運轉阻力系數(shù)0.03；制動運行阻力系數(shù)0.012；上托輥距離2000mm;下托輥距離6000mm；調心托輥距離100000mm;系統(tǒng)的啟（制）動加（減）速度≤0.1m/a2；膠帶安全系數(shù)根據拉法基的技術標準，膠帶安全系數(shù)為10。
通過對3條膠帶輸送機的各種運行工況分析，計算出了各種工況下的不同結果，為系統(tǒng)設備的選擇奠定了基礎。牽引計算結果見表2～表4。
整個輸送系統(tǒng)在各種工況下運轉狀態(tài)參數(shù)見表5_表7。其中不利工況①為上坡段滿載、下坡段空載。不利工況②為上坡段空載、下坡段滿載。
4．系統(tǒng)拖動和控制過程
全系統(tǒng)從各設備的啟停制動、故障檢測、各設備間和本系統(tǒng)與其前后相關的設備系統(tǒng)間的聯(lián)鎖操作，全部采用集中控制，具有較高的自動化控制水平，同時具有單臺設備在需要時脫離系統(tǒng)單獨運行和就地控制的功能，可以進行維修和調試工作。
為保證整個系統(tǒng)的正常運行和有效地管理，礦山設有一套完整的對膠帶輸送機的控制系統(tǒng)，集中在破碎站中控室進行監(jiān)控，同時在廠區(qū)中控室也可以監(jiān)視膠帶輸送系統(tǒng)的運行情況。控制操作系統(tǒng)采用流行的、工業(yè)標準的實時多任務操作系統(tǒng)，組態(tài)軟件允許用戶準確而方便地構成或修改系統(tǒng)配置，具有良好的開放性，允許用戶運行自己編制的軟件。該系統(tǒng)由操作站、現(xiàn)場控制站、膠帶輸送機智能保護裝置、外圍檢測設備、開關站微機多功能保護裝置等設備組成，實現(xiàn)膠帶輸送系統(tǒng)的設備和電力參數(shù)的集中監(jiān)控和管理。在1號、2號、3號、4號膠帶驅動站設有現(xiàn)場控制站，各現(xiàn)場控制站通過計算機網絡連接，在中央控制室設電視監(jiān)視器，以監(jiān)視膠帶運輸系統(tǒng)各下料點的工作情況和平峒及隧道中膠帶機的運行情況。
一、系統(tǒng)技術特點
1．輸送速度較快
根據拉法基集團的要求，結合中國國家標準，我們選用了3.15m/a的膠帶輸送速度作為正常運行速度，改變了國內同類型、同規(guī)模膠帶輸送機采用寬帶低速的習慣。初始啟動速度設定值為0—1m/s。
2．托輥間距大
托輥作為膠帶輸送機的主要部件之一，其作用是支撐輸送帶、減少運行阻力、并使輸送帶的垂度不超過一定限度，以保證輸送帶的平穩(wěn)運行，托輥的總重量約占整機重量的30%～40%，由于數(shù)量多，托輥的運行狀況直接影響到輸送機的正常運行和經營費用。因此托輥間距的確定合理與否，將決定托輥數(shù)量的多少。
膠帶輸送機的槽形承載上托輥間距為1200mm、回程下托輥間距為3000mm、摩擦調心托輥間距為20m，已廣泛使用于煤炭、冶金、化工、建材等行業(yè)，成為了我國公認的設計、制造標準。而拉法基公司根據其自身的技術標準和工程使用經驗，提出加大托輥間距減少托輥數(shù)量，節(jié)省膠帶輸送機的機械設備投資，我們在設計中根據膠帶輸送機的運行工況和線路布置的特點，通過充分地論證和可靠性分析，在滿足拉法基技術標準和運行可靠的前提下，選擇槽形承載上托輥間距為2000mm，回程下托輥間距為6000mm，摩擦調心托輥間距為100m，減少了托輥數(shù)量約20%。根據設計結果，托輥選用d108mm已滿足工況要求，而我們采用∮133mm托輥，減少了托輥的轉動次數(shù)，有利于延長其壽命。
3．拉緊裝置自動化
由于長距離膠帶輸送機在啟動、制動時為保證啟動、制動力的傳遞所需要的拉緊力不
同，設計中采用液壓自動拉緊裝置，可按帶式輸送機不同工況的需要調整輸送帶張力，保證輸送帶有效地工作，避免輸送帶張力過大，影響膠帶使用壽命，又可避免張力過小，使輸送帶與傳動滾筒之間打滑、皮帶跑偏等異常現(xiàn)象，還能降低膠帶的需要強度。選用的拉緊裝置性能參數(shù)見表8，該裝置具有下列特點。
(1)根據需要任意預置輸送機膠帶的啟動和正常運行拉緊力。
(2)響應快、張緊力自動變換，伸縮補償迅速。
(3)具有斷帶停車功能，可納入自控系統(tǒng)。
(4)結構緊湊、安裝空間小、操作簡單。拉緊系統(tǒng)由液壓泵站、油缸、蓄能、控制箱構成，油缸通過動滑輪、鋼絲繩與拉緊滾筒車相連。
4．膠帶安全系數(shù)高
輸送膠帶的可靠性直接影響到整過輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，輸送帶的強度特性、伸長特性、抗沖擊與撕裂性能等確定了輸送帶的安全性能，即通常所說的安全系數(shù)，中國的鋼芯輸送帶安全系數(shù)一般在7～9之間，而我們在設計計算中充分考慮拉法基公司的技術規(guī)范和中國國家標準，輸送帶安全系數(shù)10，為膠帶輸送機的可靠運行提供了可靠保證。
5．完善的完全保護裝置
打滑、跑偏、縱向撕裂保護裝置以及線路雙向拉線停車開關組成了膠帶輸送系統(tǒng)的膠帶綜合保護裝置。這些裝置各施其職，維持和保證了膠帶的正常運行。同時，在各轉載點轉載溜子均設有料位計或物料檢測裝置，用以監(jiān)測物料的流動情況，一旦發(fā)生物料堵塞或斷料故障，監(jiān)控系統(tǒng)能及時發(fā)出警報或停車指令。
(1)膠帶打滑保護裝置
打滑保護裝置安裝在傳動滾筒附近，每臺驅動滾筒均有一套，通過檢測探頭發(fā)出的膠帶與傳動滾筒（或傳動滾筒與改向滾筒）的線速度信號間的比較判定膠帶與傳動滾筒間是否同步，按輕微打滑、嚴重打滑停車等工況設置報警信號，直接輸入礦山控制系統(tǒng)。打滑量和報警停車延時時間均通過編程進行設定和調整。
(2)跑偏開關
在輸送系統(tǒng)沿線，按照要求布置了膠帶距偏開關，按輸送工況設定跑偏報警信號和停車信號。當跑偏量為5%帶寬時報警，達到10%帶寬時發(fā)出停車指令；或按行程開關偏轉角度分級：1級10°±2°、2級30°±2°進行報警。
(3)撕裂保護裝置
輸送機的給料點，尤其在溜井底部的重型板喂機卸料點，有可能由于物料中混入碎鐵、井壁支護材料或因導料板安裝不良而卡進大塊物料，使膠帶被刺穿，發(fā)現(xiàn)不及時便會被撕裂。
撕裂保護裝置在國內外使用的種類較多，但效果均不十分理想，本工程采用攔索式撕裂保護裝置，分別安裝在3個轉載點。同時l號膠帶選用帶橫向抗裂纖維加強結構，形成對膠帶的多重保護。
(4)雙向拉線開關
輸送機沿程按80m間距布置了雙向拉線開關，作為巡檢人員臨時發(fā)現(xiàn)故障或危險跡象時發(fā)出急停信號的裝置，每一個開關均可在兩端40m內操縱停車，事故危險過去后，人工復位。采用人工復位目的在于確認故障排除。
(5)自動除鐵裝置
自動除鐵裝置配置于1號帶尾部峒室內，采用懸掛式永磁除鐵器，該除鐵器由鐵氧體永磁塊及一條卸鐵短膠帶組成，短膠帶機由電動滾筒驅動，該裝置的額定懸掛高度250mm，最大吸鐵高度300mm，吸鐵能力O,I—25kg。
(6)液壓調速制動器
作為一種下運發(fā)電運轉制膠帶輸送機的主要制動裝置，我們在1號、2號膠帶的驅動部分安裝了液壓調速制動器，該裝置由柱塞式變量泵、電液比例調速閥、比例控制器、限壓閥、溢流閥、換向閥等組成液壓控制系統(tǒng)，可以按需要設置系統(tǒng)停車（制動）減速度，使輸送機按預定時間停車制動。同時可以用于長距離、大運量緩傾角或水平輸送機中作限時停車裝置。該制動器還具有在電網突然斷電的情況下，也能按要求正常停車的功能，確保輸送系統(tǒng)的安全工作。經過調試和試運行，該裝置運行狀況良好，達到了預期效果。
6．工程地質條件復雜
由于受地質構造的影響，輸送系統(tǒng)經過的地段，出露的巖層以砂巖、粉砂巖、頁巖、第四系粘土等為主。平峒（隧道）穿過的地層有石灰?guī)r、頁巖、砂巖地層和煤層，工程地質條件十分復雜，施工過程中，經常出現(xiàn)塌方、涌水、冒頂?shù)惹闆r，同時在百果崗隧道的施工過程中，出現(xiàn)了大量的瓦斯氣體，為隧道的掘進增添了額外的難度；地表多處為軟弱巖層，風化嚴重，地耐力差，地基處理難度大。通過制定合理的施工方案、科學組織施工，克服了涌水、塌方、瓦斯氣體等災害性事故的發(fā)生，保證了整過輸遺系統(tǒng)結構工程的順利進行。
7+露天化鋼結構皮帶輸送機走廊
全長6km的輸送機廊架空部分采用開敞式鋼結構，僅設彩色壓型鋼板皮帶機罩防護。當架空段跨度≤12m時采用鋼管結構；當12m<架空段距度L≤25m時采用開敞式鋼桁架結構，架空段跨度> 25m時采用封閉式鋼桁架結構，鍍鋁鋅彩色壓型鋼板圍護，架空段人行通道采用鍍鋅鋼格板。膠帶輸送機廊改變了傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構型式，減少了混凝土結構，節(jié)省工程投資，同時全鋼結構的輸送機走廊采用協(xié)調的色彩，與周圍的自然景觀融為一體，和風景區(qū)形成完美的結合，成為一道獨特的風景線。
三、設備配置
為保證整個系統(tǒng)運行工況趨近理想，在機械設備、電氣設備、膠帶、輔助設施的選擇上，既保證技術先進、性能優(yōu)良、質量可靠，又確保有完善的售后服務體系。
1．機械設備
1號機和2號機均為下行布置，但因運距和高程的差異使其運行工況形成反差。正常運行時1號輸送機呈發(fā)電狀態(tài)，1號輸送機在系統(tǒng)意外斷電時，將有自行下滑失控飛車的可能性存在；2號輸送機呈電動狀態(tài)，但在特殊工況下電網失電亦有飛車危險；3號輸送機為上行布置，停機后有倒轉的趨勢。1號機和2號機在各自的不同區(qū)段內如果載荷間斷或不均勻時，會出現(xiàn)各種不同工況，設計或管理不當，都將導致事故的發(fā)生。
機械設備配置的原則就是要盡力保證上述情況將要出現(xiàn)時，系統(tǒng)能通過自身的功能，避免事故發(fā)生和擴大。
為保證輸送系統(tǒng)在緊急情況下的安全運行和停機，l號機與2號機的尾部每臺驅動機均配置有2套制動器（即YWZs液奪推桿制動器、YZQ液壓調速制動器），3號機配置有l(wèi)套YWZ5液壓推桿制動器和帶有內置非接觸式逆止器的減速器。
為防止物料粘結在膠帶表面形成粉料堆積，引起膠帶的強烈磨損和跑偏，每條膠帶均設有清掃器，預防回程膠帶將異物帶人滾筒；并在1號、2號膠帶機上配有翻轉裝置，使膠帶在回程時，承載面翻轉向上，使下托輥與干凈面接觸，減輕托輥和輸送帶的磨損，增加輸送帶壽命；翻轉裝置由4個滾筒、兩組可調傾角的橡膠圈式托輥組及一對相同托輥組成的夾輥構成，每條輸送機布置兩組，結構完全一樣。
膠帶輸送機的正常運行離不開拉緊裝置的保護，特別是1號、2號膠帶輸送機距離長、運行工況復雜，要在不同的工作狀態(tài)提供相應的拉緊力，沒有良好的拉緊系統(tǒng)，無法保證輸送帶在傳動滾筒的摩擦傳動、彈性伸長要求的拉緊行程、垂度限制等需要，對整個系統(tǒng)的正常運轉帶來不利影響。因此，1號、2號機均配置有液壓自動拉緊裝置，3號輸送機由于輸送距離短，采用重錘拉緊方式。
壓帶輪設在某些凹弧區(qū)段的兩端和中間適當位置的承載面上方，用以預防非正常工況下，空載弧段膠帶張力劇變時可能產生的漂帶現(xiàn)象，正常運行時并不接觸膠帶。
2．自動化控制水平
機械設備的可靠運行，需要通過電氣控制系統(tǒng)來完成，全系統(tǒng)從各設備的啟停制動、故障檢測、設備間和本系統(tǒng)與其前后相關的設備系統(tǒng)間的聯(lián)鎖操作，全部采用集中控制，具有較高的自動化控制水平。礦山輸送系統(tǒng)的整個控制過程與工廠的中央控制室聯(lián)網，在中控室隨時能掌握系統(tǒng)的運行情況。同時單臺設備在需要時可以脫離系統(tǒng)單獨運行和就地控制，進行維修和調試。從系統(tǒng)的可靠性、安全性、兼容性、可擴展性和開放性出發(fā)，在設備的選擇上，我們要用招標形式確定硬件設備和軟件設備供貨商，經綜合比較并結合工程的具體情況，最終選擇了施耐德電氣、ROCKWELL．自動化、E+H儀表、HONEYWELL、VICON及國內知名企業(yè)的產品，形成了完整和實用的礦山電氣系統(tǒng)。
四、安裝調試與試運行
系統(tǒng)于2001年4月開始安裝，安裝過程中由于受到雨季的影響，造成已安裝設備的局部銹蝕和運轉不靈，在采取積極的修復措施后，于2001年Il月開始單機調試。2001年12月進行帶負荷調試和試運行，到目前為止，已通過性能測試的考核，累計輸送礦石60萬t，輸送系統(tǒng)達到設計要求。在調試過程中，輸送能力從100一700t/d、輸送速度從1—3 .15 m/s逐漸增加，按設定的工況參數(shù)分時段運行，達到了預期的目的。但在調試過程中也相應出現(xiàn)了個別問題，經過調試和改進后，保證了整個系統(tǒng)的正常運行。調試中存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1．空負荷試車和試運轉時1號膠帶輸送機跑偏
2001年12月在空負荷試車時，1號膠帶輸送機出現(xiàn)嚴重跑偏現(xiàn)象，在驅動裝置起動約5 min后，開始距偏，順著時間的延長，跑偏越來越嚴重，致使保護裝置動作，造成故障停機。經過反復觀察和分析，我們認為空負荷調試時，排除膠帶接頭影響外，引起膠帶輸送機跑偏有以下幾個因素。
(1)膠帶初始硬度過大
1號膠帶加入了橫向纖維增強防撕裂性能，但同時增大了膠帶硬度，使膠帶的初始成槽性能差，容易跑偏，加之個別膠帶接頭處中線重合度稍差，造成無規(guī)律左右跑偏。經調整，目前已正常運行。
(2)調心托輥調心效果差
系統(tǒng)選用摩擦式調心托輥，在使用中效果不理想，其主要原因是摩擦塊壓簧彈力不合適，彈力過大則托輥不動，使膠帶過度磨損；彈力過小則不能推動托輥架進行調心。另外，托輥中軸承不靈活，有的根本起不轉動，喪失了調心功能，對調心效果有影響。
(3)物料偏載
喂料設備的頭部和膠帶輸送機之間有一個較大的非標準卸料溜子，其內部空間較大，物料沖擊到溜子的緩沖擋板上，改變了物料流向，到達腔帶輸送機時不能對中，而且料流不穩(wěn)定，堆放不均勻，這種狀況在輸送粘濕性物料的雨季較嚴重。膠帶偏載必然跑偏。跑偏嚴重時調心托輥根本起不到作用。我們在下料溜子的結構上提出了整改措施，調整物料的運動軌跡，規(guī)范物料轉載狀況，使物料落到膠帶的中心線上，克服由于下料原因引起的膠帶跑偏。
(4)物料粘附滾筒
物料中含水分高的粘土多，在轉載過程中由于撒料或清掃不徹底，物料粘附在滾筒上，使少數(shù)滾筒直徑變化，影響膠帶的運行狀況。
(5)托輥轉動不靈或不轉動
經過約3個月的試運行后，發(fā)現(xiàn)少數(shù)托輥尤其摩擦式調心托輥的單側輥子不轉動或間斷轉動，使膠帶在托輥上的局部摩擦阻力加大，膠帶的磨損加大，增大了膠帶跑偏的幾率。通過分析發(fā)現(xiàn)，由于托輥安裝的時候正值雨季，少數(shù)托輥安裝完成后未及時采取防雨措施，雨水對托輥造成了一定影響，托輥有局部銹蝕的現(xiàn)象；極少數(shù)托輥由于制造原因，使軸承過早失效，致使運轉呆滯咬死。
2.2號膠帶尾部一度被壓死
2號膠帶由3臺電機頭尾驅動，頭部1臺電機的任務是在承擔部分功率之外，啟動時還要保持上膠帶的足夠張力，使上膠帶任何區(qū)段不致松弛。試運行中發(fā)生過一次尾部壓死事故，2號帶按程序啟動時，尾部突然上帶松弛，托輥間膠帶下垂，物料從兩側大量散落，在張力較小的1號隧道下口白沙河上空處尤為嚴重，接連5個間距的膠帶下垂度達700mm，上托輥間的物料全部瀉人白沙河中，膠帶無法啟動。經反復操作，在減少給料量并加大變頻器啟動轉矩后，幾次緩慢拖動，直到重載段拉上山頂，故障方才消除，同時在運行初期發(fā)生過一次頭部驅動電機燒壞的事故，分析兩次事故的原因，一是電機本身出力不足，二是膠帶面上物料量超標；對故障電機修復完畢并對系統(tǒng)參數(shù)進行調整后達到了正常運轉狀態(tài)。
五、結束語
優(yōu)化的系統(tǒng)設計和完善的調試工作，為整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定了堅實的基礎。都江堰拉法基水泥公司礦山工程長膠帶輸送機投入運行后，達到了預期的設計指標，保證了礦石的連續(xù)輸送。
（轉載請注明：富通新能源皮帶輸送機
http://www.jiankongpf.cn/shusong/131.html）
