向家壩水電站長距離帶式輸送機輸送線設(shè)計簡介 —— 文章正文2015-03-18

向家壩水電站主體工程混凝土總量約1221萬m3，混凝土骨料由太平灰?guī)r料場提供。技術(shù)經(jīng)濟比較成果表明，采用帶式輸送機輸送方式與自卸汽車輸送方式相比，具有運輸距離短（輸送機運距31.1km、汽車運距59 km），綜合成本低（輸送機運費約0.32元/t.km、汽車運費約0.60元/t.km），環(huán)境污染小（輸送線主要布置在隧洞內(nèi)）等優(yōu)勢，因此，確定太平料場到壩區(qū)馬延坡砂石加工系統(tǒng)之間采用長距離帶式輸送機輸送線輸送半成品骨料（粒徑≤150mm）。為保證輸送線能長期安全、穩(wěn)定、可靠運行，按國際先進(jìn)水平開展輸送線設(shè)計工作。
　　1　設(shè)計方案主要技術(shù)特點
　　1.1 輸送距離長、頭尾高差大
　　輸送線總長31.1km，屬國內(nèi)最長的帶式輸送機輸送線，由5條頭尾相接的帶式輸送機組成，單條最大長度8.3km。輸送線頭尾高差達(dá)458.0m（尾高、頭低），平均坡降1.5％。各條帶式輸送機主要技術(shù)參數(shù)見下表。
　　1.2　輸送能力高、輸送總量大
　　為滿足向家壩工程高峰期混凝土澆筑強度需要，輸送線設(shè)計輸送能力3000 t/h，骨料輸送總量達(dá)3200萬t，運行期約7年。
　　1.3　地質(zhì)條件復(fù)雜、土建施工困難
　　輸送線沿線穿越高山深谷，形成9段輸送隧洞和8段跨溝構(gòu)筑物。隧洞段總長29.3 km（單段最大長度8.3km），穿越灰?guī)r、玄武巖、砂巖、泥巖、頁巖、煤層等多類巖層及三大斷層，地質(zhì)條件十分復(fù)雜；土建施工戰(zhàn)線長，且沿線大部分隧洞洞口不通公路，土建施工十分困難。
　　1.4 設(shè)計方案先進(jìn)、節(jié)能
　　結(jié)合輸送線沿線地形、地質(zhì)條件，采用長距離、窄帶寬、高帶速、多驅(qū)動的帶式輸送機設(shè)計方案，應(yīng)用國際先進(jìn)的動態(tài)分析技術(shù)開展輸送線設(shè)計工作。充分利用輸送線頭尾高差產(chǎn)生的重力勢能，選用優(yōu)質(zhì)低摩阻托輥（摩阻系數(shù)僅0.016），使得輸送線的驅(qū)動總功率相對較?。ㄅc水平布置相比，驅(qū)動總功率降低約50％），在保證帶式輸送機長期可靠運行的前提下，可有效地降低驅(qū)動設(shè)備能耗。輸送線的滿載驅(qū)動總功率僅約4000kW，按輸送量3000t/h、輸送線總長31.1km計，單位能耗僅0.043度/t.km（折合0.02元/t.km）。
　　1.5　設(shè)備配置先進(jìn)、可靠
　　為保證輸送線長期穩(wěn)定、可靠運行，主要設(shè)備選用國際先進(jìn)設(shè)備。選用啟停平穩(wěn)、運行可靠的CST可控驅(qū)動系統(tǒng)作為驅(qū)動裝置；選用獨資公司生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)低摩阻托輥；選用合資公司生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鋼繩芯輸送帶；選用反應(yīng)速度快的液壓自動拉緊裝置；選用大型帶式輸送機制造公司生產(chǎn)的滾筒、頭尾架、中間架等鋼結(jié)構(gòu)件。
　　1.6　電氣控制先進(jìn)、可靠
　　電氣控制系統(tǒng)采用技術(shù)先進(jìn)的ControlNET控制網(wǎng)絡(luò)，對輸送線沿線的設(shè)備實施有效地監(jiān)控，除具備正常啟動、正常停機、事故停機等功能，斷路、短路、過載、過流、欠電壓、缺相、接地和拉緊、制動信號、測溫信號等保護及聲、光報警指示外，還具備以下各項保護：防跑偏、防打滑、緊急事故拉繩開關(guān)、防縱向撕裂、防漏斗堵塞等。保護裝置通過電控設(shè)備和線路聯(lián)接到現(xiàn)地控制室和中央控制室?？刂葡到y(tǒng)還具有通訊、程序啟動、聯(lián)鎖和集中控制等功能。
　　2　輸送線設(shè)計研究的主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)
　　2.1　設(shè)計涉及專業(yè)
　　長距離帶式輸送機輸送線設(shè)計是一項涉及機械、材料、電氣、自動化控制、土建、結(jié)構(gòu)等多項專業(yè)的工作，且專業(yè)性很強，需各專業(yè)密切配合、共同研究完成。
　　2.2　輸送線規(guī)劃布置
　　結(jié)合輸送線沿線地形、地質(zhì)條件，考慮國內(nèi)、外長距離輸送帶機的設(shè)計、制造、安裝、運行水平，合理規(guī)劃帶式輸送機數(shù)量、走向，盡可能減少配套土建工程量，在多方案比選的基礎(chǔ)上，提出長距離帶式輸送機輸送線總體布置方案。
　　2.3　輸送機設(shè)計計算
　　帶式輸送機輸送線總體按下行布置，個別帶式輸送機采用“變傾角”布置，需對每條帶式輸送機的各種運行工況的各點張力進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)分析計算，按不同運行工況下的計算成果，開展帶式輸送機的設(shè)計研究工作，使帶式輸送機在各種運行工況條件均能正常啟動、運行及停機。
　　2.4　驅(qū)動裝置布置
　　由于長距離帶式輸送機的驅(qū)動總功率很大，需對多個驅(qū)動裝置組合布置方案進(jìn)行分析比較，研究選定相對較優(yōu)的帶式輸送機驅(qū)動裝置組合布置方案，以降低鋼繩芯輸送帶的張力和帶強，同時還要研究解決多點驅(qū)動的電機同步運行問題及負(fù)荷合理分配問題。
　　2.5　可控啟動和停機
　　大型帶式輸送機突然啟動或停機會在輸送帶上出現(xiàn)劇烈的應(yīng)力變化，從而對帶式輸送機造成嚴(yán)重?fù)p害，如跑偏、撒料、輸送帶斷裂、撕裂、托輥組損壞等，因此，大型帶式輸送機必須實行可控啟動和停機。設(shè)計選用CST可控驅(qū)動裝置、CSB可控制動裝置和液力盤式制動器，使帶式輸送機在各種工況下都能在設(shè)定的時間段內(nèi)實現(xiàn)安全、平穩(wěn)的啟動和停機。
　　2.6　輸送帶防撕裂
　　為滿足骨料大運量運輸要求，長距離帶式輸送機將在較高的速度（4m/s）下運行，一旦發(fā)生輸送帶縱向撕裂事故，后果較為嚴(yán)重。設(shè)計采取在輸送帶內(nèi)設(shè)置高伸長率的抗撕裂鋼絲繩網(wǎng)，并考慮輸送帶撕裂報警與停機等技術(shù)措施。
　　2.7　電氣自動控制
　　長距離帶式輸送機的電氣自動控制方案設(shè)計研究，包括驅(qū)動裝置的起動與停機、驅(qū)動電機電流的監(jiān)測與報警、輸送帶帶速的監(jiān)測與調(diào)速、輸送帶打滑的監(jiān)測與報警、輸送帶跑偏的監(jiān)測與調(diào)偏、輸送帶張緊行程的監(jiān)測與調(diào)整、輸送帶撕裂的報警與停機、輸送帶運行期間的防火監(jiān)控等。
　　2.8　骨料供應(yīng)的可靠性
　　輸送線一旦發(fā)生故障進(jìn)行維修，則骨料運輸將會中斷，為保證混凝土骨料供應(yīng)的可靠性，帶式輸送機的主要設(shè)備均考慮了整機備用，并在輸送線頭部設(shè)置一個儲量達(dá)45萬m3的半成品骨料堆場，可滿足混凝土澆筑高峰期15天的用量。
　　3　輸送線建設(shè)及運行
　　3.1　輸送線土建工程施工
　　輸送線沿線穿越高山深谷，形成9段輸送隧洞和8段跨溝構(gòu)筑物，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜。隧洞為城門洞型，斷面尺寸4×5m(高×寬)。輸送線土建工程于2004年8月開工建設(shè)，2006年6月基本完工。輸送線土建工程控制施工工期的關(guān)鍵項目為1號隧洞（總長6661m），在該隧洞中部布置了1條施工支洞，控制洞段長4116m（施工支洞606m＋隧洞后段3510m）。
　　3.2　機電設(shè)備安裝及試運行
　　2006年7月，31.1km長距離帶式輸送機輸送線開始機電設(shè)備安裝，2006年4月設(shè)備安裝、空載調(diào)試基本完成；2007年5月～8月輸送線進(jìn)行全線重載調(diào)試、試運行，到目前為止輸送線運行基本正常，已輸送半成品骨料約5萬t，即將開始連續(xù)、高強度的輸送半成品骨料，為向家壩水電站主體工程施工提供充足的“食糧”。