長(zhǎng)距離膠帶機(jī)在水電工程沙石料輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用 —— 文章正文2015-03-18

1、工程簡(jiǎn)
　　龍灘水電站是西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和西電東送具有重大意義的標(biāo)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(jí)開(kāi)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(yùn)等綜合效益。地下廠房最終裝機(jī)容量5400MW.蓄水位400m方案時(shí)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(wàn)m3。蓄水位375m方案時(shí)壩高192m，壩體及圍堰混凝土總量約640萬(wàn)m3?；炷了蒙笆蠟槿斯す橇?，并由大法坪砂石加工系統(tǒng)供應(yīng)。
　　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(jī)輸送。運(yùn)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(zhǎng)距離膠帶機(jī)，單機(jī)長(zhǎng)度約4Km，機(jī)頭采用高壓電機(jī)及可控起動(dòng)傳輸（CST）裝置驅(qū)動(dòng)。
　　2、長(zhǎng)距離膠帶機(jī)應(yīng)用簡(jiǎn)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(guò)麻村采石料場(chǎng)山腳下。采用汽車(chē)運(yùn)輸十分不便，且不能滿足車(chē)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(chǎng)排隊(duì)等料或堵車(chē)現(xiàn)象。在運(yùn)輸?shù)缆泛推?chē)轉(zhuǎn)運(yùn)難以滿足砂石料運(yùn)輸強(qiáng)度情況下，應(yīng)用長(zhǎng)距離膠帶機(jī)及可控起動(dòng)傳輸（CST）裝置輸送砂石料，能有效地解決了汽車(chē)運(yùn)輸存在的問(wèn)題。為膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸送砂石料的推廣應(yīng)用進(jìn)行了大膽的嘗試。
　　該長(zhǎng)距離膠帶機(jī)穿越三條隧洞和龍灘溝、那邊溝兩明段，設(shè)計(jì)輸送能力3000t/h。從機(jī)尾部起下運(yùn)，下運(yùn)高差50m（水平距離1743m），中部為水平運(yùn)行（距離724m），然后為上運(yùn)，上運(yùn)高差為30m（水平距離1478m），所用膠帶機(jī)是以鋼絲繩芯輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械。
　　3、長(zhǎng)距離膠帶機(jī)輸送設(shè)計(jì)
　　3.1設(shè)計(jì)要求根據(jù)砂石料輸送特點(diǎn)，對(duì)膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在單線膠帶機(jī)供料不足情況下，也可雙線同時(shí)向長(zhǎng)距離膠帶機(jī)供料。然后經(jīng)▽308m混凝土系統(tǒng)B1～B6膠帶機(jī)至砂石料倉(cāng)儲(chǔ)備或經(jīng)▽360m混凝土系統(tǒng)A0～A4膠帶機(jī)至砂石料倉(cāng)儲(chǔ)備，經(jīng)二次篩分后進(jìn)入骨料調(diào)節(jié)料倉(cāng)（一次風(fēng)冷料倉(cāng)），供攪拌樓進(jìn)行混凝土生產(chǎn)。
　　長(zhǎng)距離膠帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式以工藝輸送系統(tǒng)流程在中央控制室通過(guò)PLC和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)操作?？刂葡到y(tǒng)具備主要故障的檢測(cè)和保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)機(jī)旁無(wú)人操作。為此，長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停（拉繩）開(kāi)關(guān)、除水裝置等附屬裝置。在機(jī)頭部設(shè)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(jī)尾部設(shè)有兩個(gè)受料點(diǎn)，前面導(dǎo)料槽為提升導(dǎo)料槽，后面導(dǎo)料槽為固定導(dǎo)料槽，當(dāng)后面導(dǎo)料槽受料時(shí)，前面導(dǎo)料槽升起。膠帶的運(yùn)行是靠傳動(dòng)滾筒與膠帶之間的摩擦力帶動(dòng)的。膠帶繞過(guò)傳動(dòng)滾筒和多個(gè)改向滾筒形成一個(gè)無(wú)級(jí)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(dòng)滾筒的動(dòng)力來(lái)自驅(qū)動(dòng)裝置（電動(dòng)機(jī)與可控起動(dòng)傳輸CST裝置）。物料經(jīng)過(guò)導(dǎo)料槽不斷地加于膠帶上并隨之一起運(yùn)行從而完成運(yùn)輸任務(wù)。
　　3.2設(shè)計(jì)情況.根據(jù)以上要求，在長(zhǎng)距離膠帶機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮該膠帶機(jī)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(zhǎng)，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(zhǎng)距離膠帶機(jī)是單向運(yùn)行輸送機(jī)械。主要有驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒組、改向滾筒組、（上、下）托輥組、拉緊裝置、輸送膠帶、提升導(dǎo)料槽、固定導(dǎo)料槽、清掃器、各種保護(hù)裝置及機(jī)頭架、機(jī)尾架、高架支腿和中間架等主要部件組成。驅(qū)動(dòng)裝置主要由高壓電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、可控起動(dòng)傳輸CST裝置、傳動(dòng)滾筒組等組成。其連接方式為電動(dòng)機(jī)與CST、CST與傳動(dòng)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(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移的性能?？煽仄饎?dòng)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(gè)多級(jí)齒輪減速器，它是專門(mén)為以逐漸加速的加速度平滑起動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)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(zhǎng)距離膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置是由3臺(tái)電動(dòng)機(jī)及3臺(tái)CST裝置組成。
　　膠帶自動(dòng)液壓拉緊裝置是由液壓泵站、拉緊油缸、蓄能器、慢速絞車(chē)、電氣控制箱及符件等六大部分組成。油缸通過(guò)動(dòng)滑輪、鋼絲繩與膠帶輸送機(jī)上的拉緊小車(chē)相連。電氣控制箱為壁掛式結(jié)構(gòu)。該裝置具有以下特點(diǎn)：（1）起動(dòng)拉緊力和正常運(yùn)行拉緊力可根據(jù)膠帶機(jī)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(yù)定程序自動(dòng)工作，保證膠帶在理想狀態(tài)下運(yùn)行，從而減小膠帶厚度。（2）響應(yīng)快。膠帶機(jī)起動(dòng)時(shí)，膠帶會(huì)突然松弛伸長(zhǎng)，該裝置中的油缸活塞桿能立刻縮回，及時(shí)補(bǔ)償膠帶的伸長(zhǎng)，使其緊邊的沖擊減小，從而使起動(dòng)平穩(wěn)可靠，避免斷帶事故的發(fā)生。（3）具有斷帶時(shí)自動(dòng)停止膠帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和打滑時(shí)自動(dòng)增加拉緊力等保護(hù)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(tái)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)該液壓拉緊裝置的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。
　　為了使長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)安全生產(chǎn)運(yùn)行，預(yù)防機(jī)械部分的損壞，保護(hù)操作人員的安全，便于集中控制和提高自動(dòng)化水平，設(shè)置了電氣控制及綜合安全保護(hù)裝置。電氣控制及綜合安全保護(hù)裝置能對(duì)該長(zhǎng)距離膠帶機(jī)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行控制、并能對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警。除具有一般的順序啟動(dòng)、順序停車(chē)，斷路、矩路、過(guò)載、過(guò)流、欠電壓、缺相、接地和拉緊、制動(dòng)信號(hào)等保護(hù)以外，還配備以下安全保護(hù)裝置：（1）防跑偏；跑偏開(kāi)關(guān)安裝在膠帶機(jī)沿線兩側(cè)并成對(duì)安裝，使開(kāi)關(guān)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(dāng)膠帶機(jī)發(fā)生跑偏時(shí)發(fā)出跑偏報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)膠帶跑偏自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)功能，以防止膠帶機(jī)因過(guò)量跑偏而發(fā)生事故。該開(kāi)關(guān)具有兩級(jí)動(dòng)作功能，一級(jí)動(dòng)作用于輕度跑偏量達(dá)5%帶寬時(shí)發(fā)出信號(hào)報(bào)警，二級(jí)動(dòng)作用于重度跑偏量達(dá)10%帶寬時(shí)延時(shí)動(dòng)作，報(bào)警并停機(jī)。（2）緊急事故開(kāi)關(guān)（雙向拉繩開(kāi)關(guān)）；緊急停機(jī)用拉繩開(kāi)關(guān)，安裝在膠帶機(jī)沿線機(jī)架的兩側(cè)并成對(duì)安裝，每隔50m左右安裝一組（沿線共76組），當(dāng)膠帶機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，操作人員可在膠帶機(jī)的任何部位拉動(dòng)拉繩開(kāi)關(guān)，動(dòng)作后，自鎖并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使本膠帶機(jī)及其上游的設(shè)備停機(jī)。此外，當(dāng)發(fā)出開(kāi)車(chē)信號(hào)后，如現(xiàn)場(chǎng)不允許開(kāi)車(chē)時(shí)，也可以拉動(dòng)開(kāi)關(guān)，禁止膠帶機(jī)啟動(dòng)，以避免發(fā)生設(shè)備和人身事故。（3）溜槽堵塞裝置；用于檢測(cè)膠帶機(jī)頭部和尾部的漏斗和溜槽內(nèi)是否發(fā)生堵塞。當(dāng)漏斗和溜槽內(nèi)發(fā)生堵塞時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警和停機(jī)信號(hào)，立即停機(jī)，以防事故發(fā)生。溜槽堵塞裝置安裝在溜槽相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁不受物料沖擊的適當(dāng)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(kāi)關(guān)；安裝于膠帶機(jī)尾部受料點(diǎn)承載膠帶下面，能隨時(shí)檢測(cè)出膠帶縱向撕裂故障，并及時(shí)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，防止故障擴(kuò)大，減少損失。這些裝置都通過(guò)電氣控制系統(tǒng)聯(lián)接到控制室進(jìn)行集中控制。
　　4、長(zhǎng)距離膠帶機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
　　從實(shí)際輸送情況看，用高速深槽式長(zhǎng)距離膠帶機(jī)輸送成品砂石料，具有其它輸送工具（汽車(chē)）不可比擬的特點(diǎn)：
　　4.1輸送效率高；因深槽式高速膠帶機(jī)輸送速度達(dá)4m/s，且輸送強(qiáng)度較大，一般可達(dá)2800～3000t/h。與汽車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)輸送相比，其輸送效率明顯提高，且運(yùn)行成本大大降低，可滿足大壩高強(qiáng)度混凝土澆筑用料要求。
　　4.2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)頭架、尾架、高架支腿、中間架、落礦擋板、溜槽、張緊臺(tái)架等。然后在使用現(xiàn)場(chǎng)用螺栓連接或焊接成所需要的整體。采用可控起動(dòng)傳輸裝置，膠帶自動(dòng)液壓拉緊裝置。簡(jiǎn)化了輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，安拆迅速、方便。操作簡(jiǎn)易且布置靈活。
　　4.3運(yùn)行安全可靠；采用CST的主要目的是為在起動(dòng)過(guò)程加速階段降低張力作用對(duì)膠帶機(jī)帶來(lái)不利影響，通過(guò)控制起動(dòng)上升曲線，可減小膠帶機(jī)空載或滿載起動(dòng)時(shí)帶來(lái)的瞬時(shí)尖峰張力，從而得到一個(gè)滿意的動(dòng)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(fù)載沖擊帶來(lái)的不利影響。任何情況下，從驅(qū)將跟隨主驅(qū)自動(dòng)調(diào)整狀態(tài)，在不同的負(fù)荷下均能保持一致的輸出功率。由于可控驅(qū)動(dòng)裝置CST在高壓腔管道上安裝閉鎖閥，在突然停電時(shí)，能保持高壓腔壓力，使離合片保持結(jié)合，以保證主電機(jī)的動(dòng)力傳遞。提供可控停車(chē)，從而避免系統(tǒng)突然停電以滿負(fù)荷運(yùn)行膠帶機(jī)的動(dòng)力學(xué)破壞。
　　4.4布置靈活：膠帶機(jī)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(qiáng)度較大的施工場(chǎng)面。其占用場(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)輸送半成品骨料，線路總長(zhǎng)31.067公里，隧洞總長(zhǎng)29.307公里，輸送速度4米/秒，輸送能力3000噸／小時(shí)，滿足混凝土澆筑強(qiáng)度34.7萬(wàn)立方米／月，為世界最長(zhǎng)的人工砂石膠帶輸送系統(tǒng)系統(tǒng)。
　　混凝土砂石骨料和開(kāi)挖渣料的運(yùn)輸量占水利水電工程施工總運(yùn)量的90%以上，選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)輸方案，對(duì)工程造價(jià)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(zhǎng)距離膠帶機(jī)及可控起動(dòng)傳輸裝置輸送砂石料，能有效地解決了因交通不利于運(yùn)輸和砂石料問(wèn)題，特別是長(zhǎng)膠帶機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)國(guó)內(nèi)已經(jīng)解決，不再受制于國(guó)外。最近金沙江龍開(kāi)口水電站已采用6.4Km長(zhǎng)、有4個(gè)水平轉(zhuǎn)彎的下行國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)膠帶機(jī)運(yùn)輸成品砂石料。龍開(kāi)口工程已率先使用國(guó)產(chǎn)長(zhǎng)膠帶機(jī)，積累了經(jīng)驗(yàn)其應(yīng)用前景將非常廣闊，在其使用上的推廣可作進(jìn)一步的探討，同時(shí)關(guān)注國(guó)外帶式輸送機(jī)發(fā)展，如法國(guó)在可彎曲帶式輸送機(jī)這方面技術(shù)水平是走在世界前列。