长距离带式输送机规划设计研究重点_王晗.pdf

DOI:1019392/jcnki1671-7341202318002长距离带式输送机规划设计研究重点王 晗1，2徐 亮1，2吴 彬1，21中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122;2绿色矿山技术与智能装备浙江省工程研究中心浙江杭州311122摘要:带式输送机在水电行业和绿色建材行业应用广泛，统计了国内外大型长距离带式输送机的应用案例，从工艺布置、带宽和带速的选取、运行能耗和驱动布置等方面论述了长距离胶带机规划设计的重点，并提出了节能降耗、降低成本的原则和设计思路。关键词:长距离;布置;带宽;带速;能耗;多点驱动1 概述随着我国基础设施建设的飞速发展，我国已成为全球绿色砂石骨料最大的需求市场。大规模建筑骨料矿山大多位于山区或丘陵地带腹地，往往需要通过远距离运输将成品或半成品骨料运输至中转目的地。随着长距离输送皮带机制造技术和设计理念的发展成熟，胶带机运输结构简单、输送物料范围广泛、输送量大、运距大、对线路适应性强、装卸便利、可靠性高、运营费用低、能耗低、运输效率高等优势得以充分发挥，长距离带式输送机在水电工程和绿色砂石行业的应用越来越广泛。2 规划设计研究重点21 工艺布置由于长距离带式输送机输送距离长，且都在生产区域以外，地形复杂，总图工艺布置限制因素较多，直接影响项目建设难度、长距离带式输送机建筑工程投资和生产运行检修。项目总图规划布置方案要根据长距离带式输送机受料点和落料点的地理位置，优先选择距离最短且地势起伏平缓的路线，尽量避让布置区域内的基本农田、三区两线、公益林地、高压线、油气管线、居民密集居住区、高速公路、铁路、水域等敏感性因素。各个工程项目具体情况不一，很难同时兼顾全部影响因素，因此可采用设置分段解决突出敏感性问题。长距离带式输送机工艺设计以尽量减少分段数量，增加单条带式输送机的长度，减小中间转载环节为原则，充分利用长距离带式输送机实现平面空间曲线。长距离带式输送机纵面地形连绵起伏，经过的山势较多，村路、公路、河流交错出现;地上大部分是农田、耕地，间有林地，线路附近有多处村庄。地形地貌、地上物分布状况决定了带式输送机的纵面线上隧洞、栈桥交错存在，减少隧洞、降低栈桥高度、减少山体挖方，通过带式输送机自身的凸凹弧设计一定程度上利用地势走向布置。以长九(神山)灰岩矿长距离带式运输机1 设计为例，结合本工程的地形特点和输送机线形布置特点，经过对带式输送机各种工况的设计计算，并借鉴国内外应用经验，综合分析、比较后，设计为“S”形最优曲线，避开南泉寺、海螺矿区、升金湖自然保护区等多处敏感地区。图 1 长九灰岩矿项目长距离胶带机物流廊道平面布置4科技创新科技风 2023 年 6 月22 带宽、带速的选择带宽和带速的理想配合原则是满足运量条件下带速达到最大，胶带机带宽最小。一般来说，输送能力确定的条件下，胶带机带宽和带速存在多组匹配组合。带宽越大，运行带速越低，而输送机的胶带机张力越大，输送带型号增加，胶带机部件重量增大，造价提高，因此适当提高胶带机运行带速是有益的。而过分增加带速，减小带宽会造成装载率增大，增加物料溢出风险，运行维护的难度增大。因此应从技术和经济两方面综合考虑，以吨量运输能耗指标最低为目标，经多方面比选论证后确定带宽和带速。表 1 不同性质的物料选用带速的推荐值序号物料特性物料种类不同带宽 B/mm，推荐带速 v/ms1500，650800，1000120016001800 以上1磨琢性较小或不会因粉化而引起物料品质下降原煤、盐、砂等253152550315632磨琢性较大，中、小粒度的物料(160mm 以下)剥离岩、矿石、碎石等20315204025503磨琢性较大，粒度较大的物料(160mm 以上)剥离岩、矿石、碎石等1625204020504品质会因粉化而降低的物料162520315 统计国外一些大型长距离带式输送机和国内大型绿色建材项目的吨量运输能耗指标。国外大型长距离带式输送机能耗情况，单段长度 5 10km 以内能耗指标约0.085040kW*h/(t*km)，单段长度 1020km 能耗指标约 0044026kW*h/(t*km)，单段长度大于 20km 能耗指标约 00990103kW*h/(t*km)。国内大型绿色建材项目大型长距离带式输送机能耗情况，单段长度 5km 以下的能耗指标约 00770180kW*h/(t*km)，单段长度 5 10km 以内能耗指标约 0 590 0.305kW*h/(t*km)(含发电工况)，单段长度 10km 20km 能耗指标约 00620106kW*h/(t*km)。可见，国内的单段长距离带式输送机能耗指标已达到世界先进水平。综上所述，长距离带式输送机单段长度越长，能耗指标越低，能耗指标控制在 0350kW*h/(t*km)以内是合适的。表 2 国外大型长距离带式输送机能耗统计表国家序号单机长/km带宽/mm带速/(m/s)能耗/(kW*h*(t*km)1备注法国1578580030084792685800401132937184105006039814751000040222551112800036025796613172800401625671551300084002758304 010279德国15628002502133928510004501909138510004501915541234412004009114521014004800992英国188914201244214923105076018113151300830044348859603801209其他110410504101838澳大利亚2140899002501147日本359617502301039日本49411070401246美国514610704100443美国表 3 国内大型水电、绿色建材项目长距离带式输送机能耗统计表序号项目名称运输能力/(t/h)输送长度/(m)带宽/(mm)带速/(m/s)能耗/(kW*h*(t*km)11阿海水电站混凝土系统2 30001685120040019805科技风 2023 年 6 月科技创新续表序号项目名称运输能力/(t/h)输送长度/(m)带宽/(mm)带速/(m/s)能耗/(kW*h*(t*km)12向家坝水电站混凝土系统皮带机 B1B5#30006721665282983926549912004000424012580011000770008433龙滩水电站大坝混凝土系统长胶3 30003945120040012884龙开口水电站工程燕子崖成品骨料输送系统4 25006010120040059495长九灰岩矿物流廊道工程1300012986240052008886偃师东山白云岩矿项目60003763160050007447广宁县木格坪田矿区建筑用花岗岩矿项目80001970315073126732000500062201062009678云浮市云安区都杨镇观音山矿区建筑用花岗岩矿项52001542180036016131040016342200400118515003634120025018029000363420004001620850032752000450159585003275200045015959云南省楚雄州禄丰市青龙山绿色建材项目400080061600500305610雄安调蓄库下库骨料加工系统项目550042031600450150423 驱动布置多点驱动最主要是降低最大张力，而最大张力影响带式输送机的功率配备和部件选择。对运输能力已定的胶带输送机，最大张力值越小，胶带的层数越少，运行也越经济。中长距离带式输送机宜采用头部双驱动滚筒+尾部驱动滚筒的驱动布置形式，相比头部驱动方式，胶带机最大张力降低约 30%。由多组倾斜段和水平段组成的复合式输送机，在中间适当位置设中部驱动装置，可使输送机最大张力降低 30%50%。下运式带式输送机宜将驱动滚筒布置在机尾。设置多点驱动的主要优势:(1)降低胶带的张力。(2)减速机、电动机和控制装置等能够标准化。(3)可以任意选定电动机的启动顺序，防止启动时胶带的伸长而产生的浪涌现象。(4)各驱动电动机可按顺序启动，与单机驱动相比，可减低启动电流的最大值，对电源的影响也小。以广东云浮项目半成品长距离带式输送机设计分析为例，采用 Overland 公司的 BeltAnalyst 进行设计分析，采用头、尾驱动，输送带应选择 ST3500，若增设 1 个中间驱动，输送带可选择 ST2500，输送带带强降低约 286%。以长九神山灰岩矿工程长距离带式输送机为例，设置头部 32240kW+中部 32240kW+尾部 12240kW 的多点驱动布置方案，输送带带强选用 ST3150。因此，头中尾驱动可使驱动功率分散开来，可以降低输送带运行时的最大张力，降低输送带的强度要求，增加输送机的运距，增加制动可靠性，降低输送机制造成本。图 2 长九灰岩矿项目长距离带式输送机多点驱动布置示意结语通过对国内外大型长距离胶带机应用研究，对长距离带式输送机平纵断面工艺布置、带宽和带速的选取、运行能耗分析、驱动布置等方面进行了较为细致的研究分析，提出了工艺布置的要点、带宽和带速选取的推荐范围、长距离胶带机运行能耗控制指标、多点驱动的合理布置等优化长距离胶带机规划设计的思路和措施，对胶带机的工艺设计研究提供参考。参考文献:1 王晗，徐亮，邱亚锋，等长九灰岩矿长距离带式输送机平面转弯半径的设计J 露天采矿技术，2019，34(6):97-100 2 温付友，张斌阿海水电站拌和系统长距离胶带机设计与施工 J 水利水电技术，2010，41(4):47-50 3 龚德红龙滩水电站长距离带式输送机设计研究 J 建设机械技术与管理，2006，19(011):74-77 4 唐国宏，江政德，杨赟明大运量、多弧段、长胶带机输送系统在龙开口水电站中的应用J 城市建设理论研究:电子版，2013，000(022):1-4作者简介:王晗(1991)，男，汉族，山东菏泽人，硕士，工程师，从事绿色矿山项目工艺设计工作。6科技创新科技风 2023 年 6 月