向家坝水电站长距离带式输送机输送线设计简介 —— 文章正文2015-03-18

向家坝水电站主体工程混凝土总量约1221万m3，混凝土骨料由太平灰岩料场提供。技术经济比较成果表明，采用带式输送机输送方式与自卸汽车输送方式相比，具有运输距离短（输送机运距31.1km、汽车运距59 km），综合成本低（输送机运费约0.32元/t.km、汽车运费约0.60元/t.km），环境污染小（输送线主要布置在隧洞内）等优势，因此，确定太平料场到坝区马延坡砂石加工系统之间采用长距离带式输送机输送线输送半成品骨料（粒径≤150mm）。为保证输送线能长期安全、稳定、可靠运行，按国际先进水平开展输送线设计工作。
　　1　设计方案主要技术特点
　　1.1 输送距离长、头尾高差大
　　输送线总长31.1km，属国内最长的带式输送机输送线，由5条头尾相接的带式输送机组成，单条最大长度8.3km。输送线头尾高差达458.0m（尾高、头低），平均坡降1.5％。各条带式输送机主要技术参数见下表。
　　1.2　输送能力高、输送总量大
　　为满足向家坝工程高峰期混凝土浇筑强度需要，输送线设计输送能力3000 t/h，骨料输送总量达3200万t，运行期约7年。
　　1.3　地质条件复杂、土建施工困难
　　输送线沿线穿越高山深谷，形成9段输送隧洞和8段跨沟构筑物。隧洞段总长29.3 km（单段最大长度8.3km），穿越灰岩、玄武岩、砂岩、泥岩、页岩、煤层等多类岩层及三大断层，地质条件十分复杂；土建施工战线长，且沿线大部分隧洞洞口不通公路，土建施工十分困难。
　　1.4 设计方案先进、节能
　　结合输送线沿线地形、地质条件，采用长距离、窄带宽、高带速、多驱动的带式输送机设计方案，应用国际先进的动态分析技术开展输送线设计工作。充分利用输送线头尾高差产生的重力势能，选用优质低摩阻托辊（摩阻系数仅0.016），使得输送线的驱动总功率相对较小（与水平布置相比，驱动总功率降低约50％），在保证带式输送机长期可靠运行的前提下，可有效地降低驱动设备能耗。输送线的满载驱动总功率仅约4000kW，按输送量3000t/h、输送线总长31.1km计，单位能耗仅0.043度/t.km（折合0.02元/t.km）。
　　1.5　设备配置先进、可靠
　　为保证输送线长期稳定、可靠运行，主要设备选用国际先进设备。选用启停平稳、运行可靠的CST可控驱动系统作为驱动装置；选用独资公司生产的优质低摩阻托辊；选用合资公司生产的优质钢绳芯输送带；选用反应速度快的液压自动拉紧装置；选用大型带式输送机制造公司生产的滚筒、头尾架、中间架等钢结构件。
　　1.6　电气控制先进、可靠
　　电气控制系统采用技术先进的ControlNET控制网络，对输送线沿线的设备实施有效地监控，除具备正常启动、正常停机、事故停机等功能，断路、短路、过载、过流、欠电压、缺相、接地和拉紧、制动信号、测温信号等保护及声、光报警指示外，还具备以下各项保护：防跑偏、防打滑、紧急事故拉绳开关、防纵向撕裂、防漏斗堵塞等。保护装置通过电控设备和线路联接到现地控制室和中央控制室。控制系统还具有通讯、程序启动、联锁和集中控制等功能。
　　2　输送线设计研究的主要内容及关键技术
　　2.1　设计涉及专业
　　长距离带式输送机输送线设计是一项涉及机械、材料、电气、自动化控制、土建、结构等多项专业的工作，且专业性很强，需各专业密切配合、共同研究完成。
　　2.2　输送线规划布置
　　结合输送线沿线地形、地质条件，考虑国内、外长距离输送带机的设计、制造、安装、运行水平，合理规划带式输送机数量、走向，尽可能减少配套土建工程量，在多方案比选的基础上，提出长距离带式输送机输送线总体布置方案。
　　2.3　输送机设计计算
　　带式输送机输送线总体按下行布置，个别带式输送机采用“变倾角”布置，需对每条带式输送机的各种运行工况的各点张力进行静态和动态分析计算，按不同运行工况下的计算成果，开展带式输送机的设计研究工作，使带式输送机在各种运行工况条件均能正常启动、运行及停机。
　　2.4　驱动装置布置
　　由于长距离带式输送机的驱动总功率很大，需对多个驱动装置组合布置方案进行分析比较，研究选定相对较优的带式输送机驱动装置组合布置方案，以降低钢绳芯输送带的张力和带强，同时还要研究解决多点驱动的电机同步运行问题及负荷合理分配问题。
　　2.5　可控启动和停机
　　大型带式输送机突然启动或停机会在输送带上出现剧烈的应力变化，从而对带式输送机造成严重损害，如跑偏、撒料、输送带断裂、撕裂、托辊组损坏等，因此，大型带式输送机必须实行可控启动和停机。设计选用CST可控驱动装置、CSB可控制动装置和液力盘式制动器，使带式输送机在各种工况下都能在设定的时间段内实现安全、平稳的启动和停机。
　　2.6　输送带防撕裂
　　为满足骨料大运量运输要求，长距离带式输送机将在较高的速度（4m/s）下运行，一旦发生输送带纵向撕裂事故，后果较为严重。设计采取在输送带内设置高伸长率的抗撕裂钢丝绳网，并考虑输送带撕裂报警与停机等技术措施。
　　2.7　电气自动控制
　　长距离带式输送机的电气自动控制方案设计研究，包括驱动装置的起动与停机、驱动电机电流的监测与报警、输送带带速的监测与调速、输送带打滑的监测与报警、输送带跑偏的监测与调偏、输送带张紧行程的监测与调整、输送带撕裂的报警与停机、输送带运行期间的防火监控等。
　　2.8　骨料供应的可靠性
　　输送线一旦发生故障进行维修，则骨料运输将会中断，为保证混凝土骨料供应的可靠性，带式输送机的主要设备均考虑了整机备用，并在输送线头部设置一个储量达45万m3的半成品骨料堆场，可满足混凝土浇筑高峰期15天的用量。
　　3　输送线建设及运行
　　3.1　输送线土建工程施工
　　输送线沿线穿越高山深谷，形成9段输送隧洞和8段跨沟构筑物，沿线地质条件复杂。隧洞为城门洞型，断面尺寸4×5m(高×宽)。输送线土建工程于2004年8月开工建设，2006年6月基本完工。输送线土建工程控制施工工期的关键项目为1号隧洞（总长6661m），在该隧洞中部布置了1条施工支洞，控制洞段长4116m（施工支洞606m＋隧洞后段3510m）。
　　3.2　机电设备安装及试运行
　　2006年7月，31.1km长距离带式输送机输送线开始机电设备安装，2006年4月设备安装、空载调试基本完成；2007年5月～8月输送线进行全线重载调试、试运行，到目前为止输送线运行基本正常，已输送半成品骨料约5万t，即将开始连续、高强度的输送半成品骨料，为向家坝水电站主体工程施工提供充足的“食粮”。