大运量、多弧段、长胶带机输送系统在龙开口水电站中的应用

摘要：燕子崖成品骨料输送系统由一条长6km 转弯带式输送机组成，其头尾高差130 米，输送机有4 个半径为1000m 不等圆弧转弯段，承担650 万吨成品砂石骨料转运任务。本文从长胶系统布置、工艺设计、设备选型等方面对长胶带机进行分析和介绍。

关键词： 龙开口;长胶带机; 应用

一、概述

龙开口水电站为碾压砼重力坝，电站装机180 万kw，主体工程混凝土总量355 万m3,燕子崖砂石加工系统承担主体工程650 万吨成品骨料加工任务，成品骨料转运至坝区转料堆场由一条6km 长转弯带式输送机承担。明线段912m，有三条隧洞总长约5097m，其中单段最大洞长2733m，隧道断面净空尺寸4.5m×4m。胶带机横跨位于两山之间的中江河峡谷，两边坡约70 多度的悬崖，地形险峻，跨越金河村和龙开口村冲沟。建筑物基础施工、安装等受各方因素影响，难度较大。

二、胶带机设计参数选择

1.输送机线路及胶带缠绕形式图

2.输送带选择

输送带在输送机中起牵引和承载的作用，该输送带运输650 万吨骨料，不需更换，接头采用硫化胶接。根据计算选择输送带参数如下：输送带型号为ST1600，钢丝绳芯带带宽1200mm，带质量qd=35.5kg/m，带厚20mm，钢丝绳直径为5mm，上、下盖胶厚度厚度7mm。

3.托辊种类及结构

托辊的选择考虑托辊组的承载能力、寿命、载荷的大小、输送带的宽度、运行速度、使用条件、输送机的工作制度、被运送物料、轴承寿命、维修等因素有关。该机的托辊种类有：槽形托辊、平行(或V)托辊、缓冲托辊、调心托辊。

4.驱动装置

驱动装置由电动机、液粘软起动、减速器、柔性联轴器等组成。输送机的心脏和动力源，直接影响整条输送机的运转稳定性、整机寿命及制造和使用成本。

5.电机

型号为YKK5002-4，功率560KW，冷却方式空-空冷却，电压等级为10kV，防护等级IP54, 绝缘等级F 级。电动机采用箱式结构。

6.液体粘性软启动

型号为YNRQD-560/1500 液体粘性软起动装置。电动机能空载起动，减小对电气和机械的冲击;能提供可调的、平滑的、无冲击的起动力矩;在多电动机驱动下能实现功率平衡;输送机过载时能实现自动过载保护;正常运行时传动效率高可达到100%;能实现无级调速，调速灵敏度高，以满足不同的工作需要。

7.减速机

驱动装置的减速器是采用SEW 平行轴减速器，该减速器自带风扇。具有传动效率高，运转平稳，噪声低，体积小，重量轻，使用寿命长，承载能力高等特点。型号为M3PSF90，高速轴输入转速1500r/min，额定功率为1121kW，传动比i 为20，许用热容量PG1。

8.制动装置

带式输送机的满载停车是其制动最困难的工况，如果制动时停车减速过大会带来胶带的动态振动问题，引起胶带局部张力过高或过低，可能会造成断带、局部胶带下垂撒料等事故的发生。制动器选择自冷盘式可控制动装置，型号为KZP-Ф1200/2×100 两台，单台最大制动力矩59kN·m，机头机尾各布置一台，对输送机进行可控制动。

三、转弯段参数选择

1.转弯段结构及转弯半径

带式输送机转弯是通过转弯段的输送带内曲线抬高和将托辊倾斜安装，使输送机的转弯段在运行时通过托辊产生向外的推力，克服输送带转弯时由于张力产生的内移力，保证输送带转弯时正常运行。

2.转弯段托辊结构

利用胶带输送机柔性带面的运行原理，实现平面与空间的角度变化。利用带面与驱动滚筒的之间的摩擦原理，实现胶带机的运动与角度变化控制。该胶带机最大转弯角度45.26°。根据胶带受力不同，选用AB段结构、BC 段结构、CD段结构三种。

3.拉紧装置选择

选用重锤拉紧，保证输送带有足够的张力，避免输送带在托辊间因过分松弛引起撒料和增加运动阻力，防止打滑并保证输送带各点的张力使输送带正常传动。该装置结构简单、工作可靠、维护量小，但对地形和空间有一定要求。在距胶带机头部200m 处有一冲沟，该位置正处于D 段弧线处。拉紧装置在弧线段张拉，在胶带机行业中尚属首例，因为弧线段张拉容易使该段胶带跑偏，且拉紧装置2 个改向滚筒受力不均影响其使用寿命。在安装使用中，采用增加导向滚筒的方法，迫使胶带在拉紧处前后5m 内由弧线运行平稳过渡到直线运行，经证明使用效果良好，装置拉紧力190KN，拉紧行程20m。

4.电气控制系统

在中央控制室通过PLC 和计算机控制系统实现设备自动运转操作。控制系统具备主要故障的检测和保护功能，可实现机旁无人操作。具有各种主状态参数显示功能，方便故障分析。配置了胶带机跑偏、打滑及紧急停车开关等附属装置，主要控制内容有精确测定输送机速度、检测计算机闭环控制状态;实现打滑保护，超速保护;输送机各种工况下的起动、停车自动控制，实现各种保护和报警。

5.配供的辅助设备

隧道通风采用轴流风机送风，风机布置100 米1 台。沿线和隧峒内照明采用防水防尘防腐80W 荧光灯照明，布置间距20 米。沿线采用输送机专用声光系统;配消防供水管道，每50 米设一处减压阀和接头。

四、空载、重载调试运行及其效果

1. 如果起动时间过短，起动加速度过快时，输送带的速度和张力出现负值,作为挠性体的输送带承受压力会产生过大的挠度,是不允许的。采用软起动装置时，起动加速度从零开始增加，当起动时间达到一定时，起动的张力大大减小，输送机平稳起动。调试严格按调试大纲进行单机、多机、空载及重载的调试与试运行，重负荷调试按20%、50%、80%、满负荷进行加载，在各种负荷下试运转的连续运行时间不少于8 小时。

2. 调试前，对减速器、制动器、驱动装置、电气信号、电气控制保护、绝缘装置等需进行启动前检查。在调试过程中对轴承温度、液压油温、输送带速度、减速器温度处于正常状态。

3.输送机直线段和转弯段跑偏值应在国家标准的要求范围内;现场起动时间在40～300 秒范围内调整，一般采用90S～150S 正弦加速度起动模式。

4.一小时内可满载起动10 次，等间隔6 分钟一次;与前后胶带机设备实现联锁控制。

5.具有沿线停车、打滑、跑偏、防撕裂、超温、洒水、烟雾等保护功能和保护显示;要求沿线停车、跑偏每100 米对应故障点显示，便于查找故障。

6.空载、重载调试结果，输送量超过设计要求的2500t/h，整个机系统一次性调试成功。系统建成后已运行8400 小时，输送成品砂石骨料达650 万吨，最大输送量2983t/h。设备运行于良好的工作状态。

7. 在长胶带机机头部分，设置坝区转料仓容积有21 万m3，仅料仓活容积可满足高峰期混凝土浇筑17 天的骨料需求量，较大的库容量可保证长距离胶带机有足够的检修、保养时间和障处理时间，除了日常的设备保养未出现过故障停机。

五、结束语

长胶带机运输成品骨料，具有输送能力高、运输量大、节能环保、较汽车运输费用低，目前技术较成熟，在水电系统正在逐步应用，如龙滩、向家坝水电站长距离带式输送机都获得了成功。龙开口水电站长距离胶带机共运输了650 万吨成品砂石骨料，从经济对比上来看，胶带机运输单价0.332元/t.km，运输总价约1596 万元;自卸汽车运输距离18.3km，运输单价1.55 元/t.km;运输总价达到约22692 万元。还有道路保通养护费用按7800 元/km.月。该胶带机输送系统设备购置安装费约4500 万元，相比之下取得了非常好的经济效果。

砂石骨料生产和石料场开挖及无用料剥离运输占水电站工程运输量70%以上，合理的运输方案对工程的造价和环保有重要意义。长期以来，水电站运输采用公路方案较多，由于西部水电站基本上都是采用人工砂石骨料，料场地形条件多为高边坡，岩体卸荷变形较重、裂隙发育，地质条件复杂。往往形成公路汽车运输的造价极高，安全风险大。成品料部分运输采用“长胶带机运输”的方式，获得了明显的经济和社会效益，由于长距离输送胶带机对周围环境影响小，节能，运输的经济型优势明显，将会进一步的推广应用。