長距離帶式輸送機規劃設計研究重點

王晗 徐亮 吳彬

摘?要：帶式輸送機在水電行業和綠色建材行業應用廣泛，統計了國內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、運行能耗和驅動布置等方面論述了長距離膠帶機規劃設計的重點，并提出了節能降耗、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；多點驅動

1?概述

隨著我國基礎設施建設的飛速發展，我國已成為全球綠色砂石骨料最大的需求市場。大規模建筑骨料礦山大多位于山區或丘陵地帶腹地，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目的地。隨著長距離輸送皮帶機制造技術和設計理念的發展成熟，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、運輸效率高等優勢得以充分發揮，長距離帶式輸送機在水電工程和綠色砂石行業的應用越來越廣泛。

2?規劃設計研究重點

2.1?工藝布置

由于長距離帶式輸送機輸送距離長，且都在生產區域以外，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運行檢修。

項目總圖規劃布置方案要根據長距離帶式輸送機受料點和落料點的地理位置，優先選擇距離最短且地勢起伏平緩的路線，盡量避讓布置區域內的基本農田、三區兩線、公益林地、高壓線、油氣管線、居民密集居住區、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量，增加單條帶式輸送機的長度，減小中間轉載環節為原則，充分利用長距離帶式輸送機實現平面空間曲線。

長距離帶式輸送機縱面地形連綿起伏，經過的山勢較多，村路、公路、河流交錯出現；地上大部分是農田、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）灰巖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，經過對帶式輸送機各種工況的設計計算，并借鑒國內外應用經驗，綜合分析、比較后，設計為“S”形最優曲線，避開南泉寺、海螺礦區、升金湖自然保護區等多處敏感地區。

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。因此應從技術和經濟兩方面綜合考慮，以噸量運輸能耗指標最低為目標，經多方面比選論證后確定帶寬和帶速。

統計國外一些大型長距離帶式輸送機和國內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以內能耗指標約-0.590～0305kW*h/（t*km）（含發電工況），單段長度10km～20km能耗指標約0.062～0.106kW*h/（t*km）。可見，國內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）以內是合適的。

2.3?驅動布置

多點驅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，膠帶的層數越少，運行也越經濟。

中長距離帶式輸送機宜采用頭部雙驅動滾筒+尾部驅動滾筒的驅動布置形式，相比頭部驅動方式，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動滾筒布置在機尾。

設置多點驅動的主要優勢：（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生的浪涌現象。（4）各驅動電動機可按順序啟動，與單機驅動相比，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、尾驅動，輸送帶應選擇ST3500，若增設1個中間驅動，輸送帶可選擇ST2500，輸送帶帶強降低約28.6%。

以長九神山灰巖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的多點驅動布置方案，輸送帶帶強選用ST3150。

因此，頭中尾驅動可使驅動功率分散開來，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?長九灰巖礦項目長距離帶式輸送機多點驅動布置示意

結語

通過對國內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、多點驅動的合理布置等優化長距離膠帶機規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。