長距離膠帶機在水電工程沙石料輸送系統(tǒng)中的應用 —— 文章正文2015-03-18

1、工程簡
　　龍灘水電站是西部大開發(fā)戰(zhàn)略和西電東送具有重大意義的標志性工程，是繼三峽工程之后又一巨型水電站，是紅水河梯級開發(fā)中的最大水電工程。該工程以發(fā)電為主，兼有防洪、航運等綜合效益。地下廠房最終裝機容量5400MW.蓄水位400m方案時最大壩高216.5m，大壩為碾壓混凝土重力壩，為目前世界上最高的碾壓混凝土壩。壩體混凝土總量約740萬m3。蓄水位375m方案時壩高192m，壩體及圍堰混凝土總量約640萬m3。混凝土所用砂石料為人工骨料，并由大法坪砂石加工系統(tǒng)供應。
　　大法坪砂石料加工系統(tǒng)到大壩混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)（直線距離約4.5Km）的成品砂石料主要由膠帶機輸送。運輸線中部采用布置在隧洞內(nèi)（含跨越龍灘溝、那邊溝明段部分）的長距離膠帶機，單機長度約4Km，機頭采用高壓電機及可控起動傳輸（CST）裝置驅(qū)動。
　　2、長距離膠帶機應用簡述
　　龍灘水電站大法坪砂石加工系統(tǒng)距大壩混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)交通里程約7.5Km，且路況較差，12#公路路面寬度局部路段不足6m，彎多坡陡，且經(jīng)過麻村采石料場山腳下。采用汽車運輸十分不便，且不能滿足車流量要求，還存在較大安全隱患，極易出現(xiàn)成品砂石料堆場排隊等料或堵車現(xiàn)象。在運輸?shù)缆泛推囖D(zhuǎn)運難以滿足砂石料運輸強度情況下，應用長距離膠帶機及可控起動傳輸（CST）裝置輸送砂石料，能有效地解決了汽車運輸存在的問題。為膠帶機輸送系統(tǒng)遠距離輸送砂石料的推廣應用進行了大膽的嘗試。
　　該長距離膠帶機穿越三條隧洞和龍灘溝、那邊溝兩明段，設計輸送能力3000t/h。從機尾部起下運，下運高差50m（水平距離1743m），中部為水平運行（距離724m），然后為上運，上運高差為30m（水平距離1478m），所用膠帶機是以鋼絲繩芯輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件的連續(xù)運輸機械。
　　3、長距離膠帶機輸送設計
　　3.1設計要求根據(jù)砂石料輸送特點，對膠帶機輸送系統(tǒng)進行設計。在單線膠帶機供料不足情況下，也可雙線同時向長距離膠帶機供料。然后經(jīng)▽308m混凝土系統(tǒng)B1～B6膠帶機至砂石料倉儲備或經(jīng)▽360m混凝土系統(tǒng)A0～A4膠帶機至砂石料倉儲備，經(jīng)二次篩分后進入骨料調(diào)節(jié)料倉（一次風冷料倉），供攪拌樓進行混凝土生產(chǎn)。
　　長距離膠帶機的運轉(zhuǎn)方式以工藝輸送系統(tǒng)流程在中央控制室通過PLC和計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動運轉(zhuǎn)操作?？刂葡到y(tǒng)具備主要故障的檢測和保護功能，可實現(xiàn)機旁無人操作。為此，長距離膠帶機系統(tǒng)中設計了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停（拉繩）開關、除水裝置等附屬裝置。在機頭部設有落料擋板，以防止物料墜落或卡入膠帶與滾筒中損壞膠帶。在機尾部設有兩個受料點，前面導料槽為提升導料槽，后面導料槽為固定導料槽，當后面導料槽受料時，前面導料槽升起。膠帶的運行是靠傳動滾筒與膠帶之間的摩擦力帶動的。膠帶繞過傳動滾筒和多個改向滾筒形成一個無級的環(huán)形帶，膠帶的上下分支分別由各種上、下托輥組支承，并由拉緊裝置給膠帶以需要的拉緊力，傳動滾筒的動力來自驅(qū)動裝置（電動機與可控起動傳輸CST裝置）。物料經(jīng)過導料槽不斷地加于膠帶上并隨之一起運行從而完成運輸任務。
　　3.2設計情況.根據(jù)以上要求，在長距離膠帶機設計時，考慮該膠帶機所輸送的物料為成品砂石料，琢磨性高，而且輸送量大，輸送距離長，需選用深槽高速膠帶作為砂石料輸送皮帶，因此采用了耐磨、耐沖擊的優(yōu)質(zhì)橡膠鋼絲繩芯輸送帶。
　　主要結(jié)構(gòu)：長距離膠帶機是單向運行輸送機械。主要有驅(qū)動裝置、傳動滾筒組、改向滾筒組、（上、下）托輥組、拉緊裝置、輸送膠帶、提升導料槽、固定導料槽、清掃器、各種保護裝置及機頭架、機尾架、高架支腿和中間架等主要部件組成。驅(qū)動裝置主要由高壓電動機、聯(lián)軸器、可控起動傳輸CST裝置、傳動滾筒組等組成。其連接方式為電動機與CST、CST與傳動滾筒聯(lián)接，聯(lián)軸器采用CL型齒式聯(lián)軸器。該型齒式聯(lián)軸器具有一定補償兩軸相對偏移的性能。可控起動傳輸（CST）是由濕式離合器裝置和液壓控制系統(tǒng)組成的一個多級齒輪減速器，它是專門為以逐漸加速的加速度平滑起動運送大慣性載荷長距離皮帶運輸機而設計的。CST裝置的輸出軸扭矩是由液壓控制系統(tǒng)控制的，它隨著離合器上所加的液壓壓力而變化。本長距離膠帶機驅(qū)動裝置是由3臺電動機及3臺CST裝置組成。
　　膠帶自動液壓拉緊裝置是由液壓泵站、拉緊油缸、蓄能器、慢速絞車、電氣控制箱及符件等六大部分組成。油缸通過動滑輪、鋼絲繩與膠帶輸送機上的拉緊小車相連。電氣控制箱為壁掛式結(jié)構(gòu)。該裝置具有以下特點：（1）起動拉緊力和正常運行拉緊力可根據(jù)膠帶機張力的需要任意調(diào)節(jié)。系統(tǒng)一旦調(diào)定后，拉緊裝置即按預定程序自動工作，保證膠帶在理想狀態(tài)下運行，從而減小膠帶厚度。（2）響應快。膠帶機起動時，膠帶會突然松弛伸長，該裝置中的油缸活塞桿能立刻縮回，及時補償膠帶的伸長，使其緊邊的沖擊減小，從而使起動平穩(wěn)可靠，避免斷帶事故的發(fā)生。（3）具有斷帶時自動停止膠帶機運轉(zhuǎn)和打滑時自動增加拉緊力等保護性功能。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間小。（5）可參與集中控制裝置，在集中控制臺上，實現(xiàn)對該液壓拉緊裝置的遠距離監(jiān)控。
　　為了使長距離膠帶機系統(tǒng)安全生產(chǎn)運行，預防機械部分的損壞，保護操作人員的安全，便于集中控制和提高自動化水平，設置了電氣控制及綜合安全保護裝置。電氣控制及綜合安全保護裝置能對該長距離膠帶機整個運行過程中進行控制、并能對出現(xiàn)的故障進行自動監(jiān)測、報警。除具有一般的順序啟動、順序停車，斷路、矩路、過載、過流、欠電壓、缺相、接地和拉緊、制動信號等保護以外，還配備以下安全保護裝置：（1）防跑偏；跑偏開關安裝在膠帶機沿線兩側(cè)并成對安裝，使開關的觸輥與膠帶接觸部位位于觸輥高度的1/3處。每隔100m左右裝一組（沿線共39組），當膠帶機發(fā)生跑偏時發(fā)出跑偏報警信號，實現(xiàn)膠帶跑偏自動報警和停機功能，以防止膠帶機因過量跑偏而發(fā)生事故。該開關具有兩級動作功能，一級動作用于輕度跑偏量達5%帶寬時發(fā)出信號報警，二級動作用于重度跑偏量達10%帶寬時延時動作，報警并停機。（2）緊急事故開關（雙向拉繩開關）；緊急停機用拉繩開關，安裝在膠帶機沿線機架的兩側(cè)并成對安裝，每隔50m左右安裝一組（沿線共76組），當膠帶機出現(xiàn)故障時，操作人員可在膠帶機的任何部位拉動拉繩開關，動作后，自鎖并發(fā)出報警信號，使本膠帶機及其上游的設備停機。此外，當發(fā)出開車信號后，如現(xiàn)場不允許開車時，也可以拉動開關，禁止膠帶機啟動，以避免發(fā)生設備和人身事故。（3）溜槽堵塞裝置；用于檢測膠帶機頭部和尾部的漏斗和溜槽內(nèi)是否發(fā)生堵塞。當漏斗和溜槽內(nèi)發(fā)生堵塞時，立即發(fā)出報警和停機信號，立即停機，以防事故發(fā)生。溜槽堵塞裝置安裝在溜槽相對的兩個側(cè)壁不受物料沖擊的適當位置上，一般安裝在距溜槽底部以上1/3溜槽高度為宜。（4）縱向撕裂開關；安裝于膠帶機尾部受料點承載膠帶下面，能隨時檢測出膠帶縱向撕裂故障，并及時發(fā)出停機信號，防止故障擴大，減少損失。這些裝置都通過電氣控制系統(tǒng)聯(lián)接到控制室進行集中控制。
　　4、長距離膠帶機的優(yōu)點
　　從實際輸送情況看，用高速深槽式長距離膠帶機輸送成品砂石料，具有其它輸送工具（汽車）不可比擬的特點：
　　4.1輸送效率高；因深槽式高速膠帶機輸送速度達4m/s，且輸送強度較大，一般可達2800～3000t/h。與汽車轉(zhuǎn)運輸送相比，其輸送效率明顯提高，且運行成本大大降低，可滿足大壩高強度混凝土澆筑用料要求。
　　4.2結(jié)構(gòu)簡單；用型鋼、板材在制造廠組焊成圖紙要求的組件和部件，如機頭架、尾架、高架支腿、中間架、落礦擋板、溜槽、張緊臺架等。然后在使用現(xiàn)場用螺栓連接或焊接成所需要的整體。采用可控起動傳輸裝置，膠帶自動液壓拉緊裝置。簡化了輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，安拆迅速、方便。操作簡易且布置靈活。
　　4.3運行安全可靠；采用CST的主要目的是為在起動過程加速階段降低張力作用對膠帶機帶來不利影響，通過控制起動上升曲線，可減小膠帶機空載或滿載起動時帶來的瞬時尖峰張力，從而得到一個滿意的動態(tài)結(jié)果。除了滿足張力與速率控制要求之外，還能防止瞬間負載沖擊帶來的不利影響。任何情況下，從驅(qū)將跟隨主驅(qū)自動調(diào)整狀態(tài)，在不同的負荷下均能保持一致的輸出功率。由于可控驅(qū)動裝置CST在高壓腔管道上安裝閉鎖閥，在突然停電時，能保持高壓腔壓力，使離合片保持結(jié)合，以保證主電機的動力傳遞。提供可控停車，從而避免系統(tǒng)突然停電以滿負荷運行膠帶機的動力學破壞。
　　4.4布置靈活：膠帶機系統(tǒng)可用于砂石料輸送，也可用于混凝土輸送。特別適用于因交通不暢且輸送強度較大的施工場面。其占用場地小，臨建工程量小，投資成本優(yōu)于其它投資成本。
　　向家壩水電站的太平料場及馬延坡人工砂石加工系統(tǒng)是公司繼承建世界最大的人工砂石料加工系統(tǒng)長距離帶式輸送機輸送半成品骨料，線路總長31.067公里，隧洞總長29.307公里，輸送速度4米/秒，輸送能力3000噸／小時，滿足混凝土澆筑強度34.7萬立方米／月，為世界最長的人工砂石膠帶輸送系統(tǒng)系統(tǒng)。
　　混凝土砂石骨料和開挖渣料的運輸量占水利水電工程施工總運量的90%以上，選擇一個經(jīng)濟合理的運輸方案，對工程造價和環(huán)保有著舉足輕重的意義。在水電工程砂石料輸送系統(tǒng)中，利用長距離膠帶機及可控起動傳輸裝置輸送砂石料，能有效地解決了因交通不利于運輸和砂石料問題，特別是長膠帶機的關鍵技術國內(nèi)已經(jīng)解決，不再受制于國外。最近金沙江龍開口水電站已采用6.4Km長、有4個水平轉(zhuǎn)彎的下行國產(chǎn)長膠帶機運輸成品砂石料。龍開口工程已率先使用國產(chǎn)長膠帶機，積累了經(jīng)驗其應用前景將非常廣闊，在其使用上的推廣可作進一步的探討，同時關注國外帶式輸送機發(fā)展，如法國在可彎曲帶式輸送機這方面技術水平是走在世界前列。