长距离胶带机在水电工程沙石料输送系统中的应用 —— 文章正文2015-03-18

1、工程简
　　龙滩水电站是西部大开发战略和西电东送具有重大意义的标志性工程，是继三峡工程之后又一巨型水电站，是红水河梯级开发中的最大水电工程。该工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。地下厂房最终装机容量5400MW.蓄水位400m方案时最大坝高216.5m，大坝为碾压混凝土重力坝，为目前世界上最高的碾压混凝土坝。坝体混凝土总量约740万m3。蓄水位375m方案时坝高192m，坝体及围堰混凝土总量约640万m3。混凝土所用砂石料为人工骨料，并由大法坪砂石加工系统供应。
　　大法坪砂石料加工系统到大坝混凝土生产系统（直线距离约4.5Km）的成品砂石料主要由胶带机输送。运输线中部采用布置在隧洞内（含跨越龙滩沟、那边沟明段部分）的长距离胶带机，单机长度约4Km，机头采用高压电机及可控起动传输（CST）装置驱动。
　　2、长距离胶带机应用简述
　　龙滩水电站大法坪砂石加工系统距大坝混凝土生产系统交通里程约7.5Km，且路况较差，12#公路路面宽度局部路段不足6m，弯多坡陡，且经过麻村采石料场山脚下。采用汽车运输十分不便，且不能满足车流量要求，还存在较大安全隐患，极易出现成品砂石料堆场排队等料或堵车现象。在运输道路和汽车转运难以满足砂石料运输强度情况下，应用长距离胶带机及可控起动传输（CST）装置输送砂石料，能有效地解决了汽车运输存在的问题。为胶带机输送系统远距离输送砂石料的推广应用进行了大胆的尝试。
　　该长距离胶带机穿越三条隧洞和龙滩沟、那边沟两明段，设计输送能力3000t/h。从机尾部起下运，下运高差50m（水平距离1743m），中部为水平运行（距离724m），然后为上运，上运高差为30m（水平距离1478m），所用胶带机是以钢丝绳芯输送带作为牵引和承载构件的连续运输机械。
　　3、长距离胶带机输送设计
　　3.1设计要求根据砂石料输送特点，对胶带机输送系统进行设计。在单线胶带机供料不足情况下，也可双线同时向长距离胶带机供料。然后经▽308m混凝土系统B1～B6胶带机至砂石料仓储备或经▽360m混凝土系统A0～A4胶带机至砂石料仓储备，经二次筛分后进入骨料调节料仓（一次风冷料仓），供搅拌楼进行混凝土生产。
　　长距离胶带机的运转方式以工艺输送系统流程在中央控制室通过PLC和计算机控制系统实现自动运转操作。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。为此，长距离胶带机系统中设计了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停（拉绳）开关、除水装置等附属装置。在机头部设有落料挡板，以防止物料坠落或卡入胶带与滚筒中损坏胶带。在机尾部设有两个受料点，前面导料槽为提升导料槽，后面导料槽为固定导料槽，当后面导料槽受料时，前面导料槽升起。胶带的运行是靠传动滚筒与胶带之间的摩擦力带动的。胶带绕过传动滚筒和多个改向滚筒形成一个无级的环形带，胶带的上下分支分别由各种上、下托辊组支承，并由拉紧装置给胶带以需要的拉紧力，传动滚筒的动力来自驱动装置（电动机与可控起动传输CST装置）。物料经过导料槽不断地加于胶带上并随之一起运行从而完成运输任务。
　　3.2设计情况.根据以上要求，在长距离胶带机设计时，考虑该胶带机所输送的物料为成品砂石料，琢磨性高，而且输送量大，输送距离长，需选用深槽高速胶带作为砂石料输送皮带，因此采用了耐磨、耐冲击的优质橡胶钢丝绳芯输送带。
　　主要结构：长距离胶带机是单向运行输送机械。主要有驱动装置、传动滚筒组、改向滚筒组、（上、下）托辊组、拉紧装置、输送胶带、提升导料槽、固定导料槽、清扫器、各种保护装置及机头架、机尾架、高架支腿和中间架等主要部件组成。驱动装置主要由高压电动机、联轴器、可控起动传输CST装置、传动滚筒组等组成。其连接方式为电动机与CST、CST与传动滚筒联接，联轴器采用CL型齿式联轴器。该型齿式联轴器具有一定补偿两轴相对偏移的性能。可控起动传输（CST）是由湿式离合器装置和液压控制系统组成的一个多级齿轮减速器，它是专门为以逐渐加速的加速度平滑起动运送大惯性载荷长距离皮带运输机而设计的。CST装置的输出轴扭矩是由液压控制系统控制的，它随着离合器上所加的液压压力而变化。本长距离胶带机驱动装置是由3台电动机及3台CST装置组成。
　　胶带自动液压拉紧装置是由液压泵站、拉紧油缸、蓄能器、慢速绞车、电气控制箱及符件等六大部分组成。油缸通过动滑轮、钢丝绳与胶带输送机上的拉紧小车相连。电气控制箱为壁挂式结构。该装置具有以下特点：（1）起动拉紧力和正常运行拉紧力可根据胶带机张力的需要任意调节。系统一旦调定后，拉紧装置即按预定程序自动工作，保证胶带在理想状态下运行，从而减小胶带厚度。（2）响应快。胶带机起动时，胶带会突然松弛伸长，该装置中的油缸活塞杆能立刻缩回，及时补偿胶带的伸长，使其紧边的冲击减小，从而使起动平稳可靠，避免断带事故的发生。（3）具有断带时自动停止胶带机运转和打滑时自动增加拉紧力等保护性功能。（4）结构紧凑，安装空间小。（5）可参与集中控制装置，在集中控制台上，实现对该液压拉紧装置的远距离监控。
　　为了使长距离胶带机系统安全生产运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全，便于集中控制和提高自动化水平，设置了电气控制及综合安全保护装置。电气控制及综合安全保护装置能对该长距离胶带机整个运行过程中进行控制、并能对出现的故障进行自动监测、报警。除具有一般的顺序启动、顺序停车，断路、矩路、过载、过流、欠电压、缺相、接地和拉紧、制动信号等保护以外，还配备以下安全保护装置：（1）防跑偏；跑偏开关安装在胶带机沿线两侧并成对安装，使开关的触辊与胶带接触部位位于触辊高度的1/3处。每隔100m左右装一组（沿线共39组），当胶带机发生跑偏时发出跑偏报警信号，实现胶带跑偏自动报警和停机功能，以防止胶带机因过量跑偏而发生事故。该开关具有两级动作功能，一级动作用于轻度跑偏量达5%带宽时发出信号报警，二级动作用于重度跑偏量达10%带宽时延时动作，报警并停机。（2）紧急事故开关（双向拉绳开关）；紧急停机用拉绳开关，安装在胶带机沿线机架的两侧并成对安装，每隔50m左右安装一组（沿线共76组），当胶带机出现故障时，操作人员可在胶带机的任何部位拉动拉绳开关，动作后，自锁并发出报警信号，使本胶带机及其上游的设备停机。此外，当发出开车信号后，如现场不允许开车时，也可以拉动开关，禁止胶带机启动，以避免发生设备和人身事故。（3）溜槽堵塞装置；用于检测胶带机头部和尾部的漏斗和溜槽内是否发生堵塞。当漏斗和溜槽内发生堵塞时，立即发出报警和停机信号，立即停机，以防事故发生。溜槽堵塞装置安装在溜槽相对的两个侧壁不受物料冲击的适当位置上，一般安装在距溜槽底部以上1/3溜槽高度为宜。（4）纵向撕裂开关；安装于胶带机尾部受料点承载胶带下面，能随时检测出胶带纵向撕裂故障，并及时发出停机信号，防止故障扩大，减少损失。这些装置都通过电气控制系统联接到控制室进行集中控制。
　　4、长距离胶带机的优点
　　从实际输送情况看，用高速深槽式长距离胶带机输送成品砂石料，具有其它输送工具（汽车）不可比拟的特点：
　　4.1输送效率高；因深槽式高速胶带机输送速度达4m/s，且输送强度较大，一般可达2800～3000t/h。与汽车转运输送相比，其输送效率明显提高，且运行成本大大降低，可满足大坝高强度混凝土浇筑用料要求。
　　4.2结构简单；用型钢、板材在制造厂组焊成图纸要求的组件和部件，如机头架、尾架、高架支腿、中间架、落矿挡板、溜槽、张紧台架等。然后在使用现场用螺栓连接或焊接成所需要的整体。采用可控起动传输装置，胶带自动液压拉紧装置。简化了输送系统的结构，安拆迅速、方便。操作简易且布置灵活。
　　4.3运行安全可靠；采用CST的主要目的是为在起动过程加速阶段降低张力作用对胶带机带来不利影响，通过控制起动上升曲线，可减小胶带机空载或满载起动时带来的瞬时尖峰张力，从而得到一个满意的动态结果。除了满足张力与速率控制要求之外，还能防止瞬间负载冲击带来的不利影响。任何情况下，从驱将跟随主驱自动调整状态，在不同的负荷下均能保持一致的输出功率。由于可控驱动装置CST在高压腔管道上安装闭锁阀，在突然停电时，能保持高压腔压力，使离合片保持结合，以保证主电机的动力传递。提供可控停车，从而避免系统突然停电以满负荷运行胶带机的动力学破坏。
　　4.4布置灵活：胶带机系统可用于砂石料输送，也可用于混凝土输送。特别适用于因交通不畅且输送强度较大的施工场面。其占用场地小，临建工程量小，投资成本优于其它投资成本。
　　向家坝水电站的太平料场及马延坡人工砂石加工系统是公司继承建世界最大的人工砂石料加工系统长距离带式输送机输送半成品骨料，线路总长31.067公里，隧洞总长29.307公里，输送速度4米/秒，输送能力3000吨／小时，满足混凝土浇筑强度34.7万立方米／月，为世界最长的人工砂石胶带输送系统系统。
　　混凝土砂石骨料和开挖渣料的运输量占水利水电工程施工总运量的90%以上，选择一个经济合理的运输方案，对工程造价和环保有着举足轻重的意义。在水电工程砂石料输送系统中，利用长距离胶带机及可控起动传输装置输送砂石料，能有效地解决了因交通不利于运输和砂石料问题，特别是长胶带机的关键技术国内已经解决，不再受制于国外。最近金沙江龙开口水电站已采用6.4Km长、有4个水平转弯的下行国产长胶带机运输成品砂石料。龙开口工程已率先使用国产长胶带机，积累了经验其应用前景将非常广阔，在其使用上的推广可作进一步的探讨，同时关注国外带式输送机发展，如法国在可弯曲带式输送机这方面技术水平是走在世界前列。