河南某項目圓管帶式輸送機的優(yōu)化設計

劉海濱

（中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北武漢 430064）

河南某項目圓管帶式輸送機的優(yōu)化設計

劉海濱

（中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北武漢 430064）

隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的要求，環(huán)保成為當今時代日趨重要的問題。輸送系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的粉塵和撒料，對環(huán)境的污染已經(jīng)引起世界各國使用部門及行政管理部門越來越多的關注。本文介紹了河南某圓管帶式輸送機機項目，在運輸時間、速度、中間驅(qū)動等方面的設計優(yōu)化過程，最后得出結(jié)論。

圓管帶式輸送機機 時間 速度 中間驅(qū)動

1　可研中設計方案概述

河南某電廠配套項目，煤源來自三十公里外的一處沒儲運物流園區(qū)，鐵路運輸?shù)娜济和ㄟ^翻車機翻卸、轉(zhuǎn)運后，經(jīng)過管帶機輸送運到該電廠，管帶機總的運距為30km，管帶機參數(shù)為:管徑分別為D= 500mm、400mm；管帶機分4段布置，中間設3個轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)。輸送機所經(jīng)地區(qū)地形起伏大，村莊多，線路有較多轉(zhuǎn)折。4段管帶長度分別為7.9km，7.2km，7.6km，7.3km。1#、2#管帶機輸煤能力為700萬噸/年，每年運行330天；每天運行作業(yè)時間按12小時。

1#、2#管帶機管徑D=500mm、帶速V=4.5m/s、出力Q= 1850t/h。

本次優(yōu)化，是在可研設計的路線下作參數(shù)方案比較，本次優(yōu)化僅選取，前兩條管帶機優(yōu)化比較，以下是可研規(guī)定參數(shù)下的計算結(jié)果:

1.11 #圓管帶式輸送機機

主要設備參數(shù)如下。

管徑Φ=500mm，運量Q=1850t/h，帶速v=4.5m/s，機長L=7260m。

傾角δ=5～0～10°，提升高差-7m；

防爆變頻調(diào)速電機:1400kW，6kV，共4臺；

膠帶:ST3150難燃型鋼絲繩芯膠帶。

1.22 #圓管帶式輸送機機

主要設備參數(shù)如下:

管徑Φ=500mm，運量Q=1850t/h，帶速v=4.5m/s，機長L=6892m，

傾角δ=5～0～10°，提升高差60m；

防爆變頻調(diào)速電機:1400kW，6kV，共4臺；

膠帶:ST3150難燃型鋼絲繩芯膠帶。

表1　延長時間，管帶機比較

表2　提高帶速，管帶機比較

2　管帶機優(yōu)化方案比較

2.1通過適當延長作業(yè)時間減小管徑進而降低投資成本

經(jīng)過計算1#管帶機的參數(shù)調(diào)整為:輸送能力Q=1585t/h，管徑Φ=450mm，帶速v=4.5m/s，輸送距離L=7252m，提升高度H=-7m，膠帶規(guī)格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率: 72%，托輥直徑φ159mm，功率:4×1250kW。

2#管帶機的參數(shù)調(diào)整為:輸送能力Q=1585t/h，管徑Φ =450mm，帶速v=4.5m/s，輸送距離L=6892m，提升高度H=60m，膠帶規(guī)格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率:75%，托輥直徑φ159mm，功4×1250kW。

根據(jù)表1參數(shù)對比，通過延長輸煤時間，管帶機的直徑可以從Φ =500mm，降到Φ=450mm，帶寬從B=1850mm降到B=1700mm，鋼結(jié)構(gòu)桁架重量也降低了。根據(jù)以上分析，通過延長作業(yè)時間，減小管徑，降低投資可行。

1#管帶機僅電機減小驅(qū)動裝置配置降低，管徑、帶寬降低，桁架減輕三項合計可以節(jié)約投資482萬元；2#管帶機僅電機減小驅(qū)動裝置配置降低，管徑、帶寬降低，桁架減輕三項合計可以節(jié)約投資430萬元。

2.2提高帶速，降低輸送機管帶的直徑

經(jīng)過計算1#管帶機的參數(shù)調(diào)整為:輸送能力Q=1850t/h，管徑Φ=450mm，帶速v=5.3m/s，輸送距離L=7252m，提升高度H=-7m，膠帶規(guī)格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率: 70.9%，托輥直徑φ194mm，功率:4×1400kW。

2#管帶機的參數(shù)調(diào)整為:輸送能力Q=1850t/h，管徑Φ =450mm，帶速v=5.3m/s，輸送距離L=6892m，提升高度H=60m，膠帶規(guī)格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率:73.5%，托輥直徑φ194mm，功率:4×1400kW。

綜合以上分析情況:如表2，提高帶速后，輸送機管徑減小，鋼結(jié)構(gòu)桁架重量減輕，輸送膠帶寬度變窄，這樣投資成本有所降低；但是由于速度提高，托輥直徑由原來的φ159mm變?yōu)棣?94mm，這樣導致成本升高，而且國內(nèi)沒有帶速高于5m/s的應用實例，因此綜合考慮國內(nèi)的加工制造水平及管理能力，不推薦提高帶速的方案。

2.3中間驅(qū)動方案

輸送機中間驅(qū)動的方式有很多種，其中直線摩擦式及滾筒卸載式應用最廣，也最成功［1］。直線摩擦式驅(qū)動方式，承載帶壓在驅(qū)動輸送帶上，當兩者有相對運動時，產(chǎn)生摩擦力。其工作原理就是利用驅(qū)動輸送帶與承載帶的摩擦力將中間驅(qū)動裝置的驅(qū)動力傳遞給承載輸送帶，這樣承載輸送帶在中間驅(qū)動輸送帶作用段內(nèi)會產(chǎn)生線性降低。降低值為中間驅(qū)動裝置輸出的驅(qū)動力。

綜上所述，采用中間驅(qū)動裝置，輸送帶張力由機尾線性增大至中間驅(qū)動裝置作用點時輸送帶張力在此處達到極大值，隨后開始下降，直至脫離中間驅(qū)動裝置，輸送帶張力又開始線性增加直至到下一驅(qū)動裝置處，就像接力跑一樣（附圖1a為集中驅(qū)動輸送帶張力變化，b滾筒卸載式中間驅(qū)動輸送帶張力變化，c直線摩擦式中間驅(qū)動輸送帶張力變化）。

中間驅(qū)動技術(shù)在普通帶式輸送機中應用較多，在圓管帶式輸送機機中應用雖然也可以降低輸送帶強度，從原St3150，降為St2500，從而達到降低成本的目的。但應用在圓管帶式輸送機機需要通過過渡段先將圓管展開，完成中部驅(qū)動后又通過過渡段將輸送帶圍合成圓管狀。中間的展開段與過渡段全長近百米，因此采用中部驅(qū)動，失去了圓管帶式輸送機長距離，無污染、無煤量損失等固有特性；而且中間增加一個驅(qū)動，即增加了一處故障點，增加了人力配置，另外動力配電電纜增加，變頻器也需要設在驅(qū)動處，需要增加一處建筑，增加購地，與中部增加轉(zhuǎn)運站差別不大，因此本專題也不推薦設置中間驅(qū)動。

綜合以上分析，建議不要采用中間驅(qū)動。

3　管帶機電機電壓優(yōu)化

可研設計中4條管帶機中的1、2、3條采用10kV供電，而4號管帶機由鶴淇電廠6kV電壓等級供電。

優(yōu)化認為，本工程管帶機電動機單機功率不到1500kW，采用變頻拖動運行，且各用電點電動機距離電源點都較近，10（6）kV供電距離不會超過100~200m，供電電源及供電質(zhì)量可靠，都能滿足安全供電要求；但作為主要拖動設備的變頻器，其6kV變頻器比10kV變頻器技術(shù)更成熟、可靠性更高、安全性更好、選擇廠家的余地更大（ABB、AB、simz等），因此，本設計推薦全系統(tǒng)4套管帶機都采用6kV變頻拖動。

本工程地形起伏較大，1#管帶機下運，2#管帶機上運爬坡，為了管帶機運行安全，本次優(yōu)化推薦采用具有制動和電能回饋功能的“四象限”變頻器。

4　優(yōu)化建議的結(jié)論

通過以上的分析與計算，通過延長工作時間，可以減小管徑、降低投資。而且根據(jù)原可研報告，該電廠已投產(chǎn)的三期工程中的兩臺機組，僅在每年迎峰度冬、迎峰度夏時滿負荷運行，全年其余時間，可能兩臺機組全部停機。四期工程建成 投運后，三期電廠可能會降低負荷運行，甚至關停。

［1］朱立平，等.帶式輸送機中間驅(qū)動技術(shù).煤礦機械，1998，8.

劉海濱（1979—），男，漢族，山東平原人，工程師，從事煤礦、選煤廠、儲裝運工程機械方面的設計研究.