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安康尧柏水泥石灰石矿山管状带式输送机的应用
发布时间：2013-07-01 08:02 来源：未知
1、管带机使用条件
(1)物料运输距离比较长、自然地形陡峭、复杂；胶带机沿途需要多次进行转弯的复杂地形中布置。
(2)输送的物料对周围环境具有一定污染性，如：煤炭、水泥、粉煤灰以及石灰石碎石等物料。
(3)管带机沿途环境要求比较高等。
2、管带机特点
2.1优点
(1)可密闭输送散状物料
物料在输送过程中，不会洒落、泄漏：也不会产生粉尘。完全实现无污染输送物料。
(2)空间上可“任意”弯曲布置输送线路
管状带式运输机可以实现小半径、三维空间转弯，可绕过各种障碍物及设施——公路、铁路、河流、村庄等——无需设中间转运站。
(3)可提高输送倾角
管状带式运输机的输送倾角可以达30°以上．大大缩短物料的运输距离、降低运输成本。
(4)无跑偏现象
管状带式运输机一般不会产生“跑偏”现象。
(5)可双向输送物料
管状带式运输机在特殊的工艺要求下．其下分支也可输送物料，实现双向输送物料的目的。
(6)廊道占地面积少
在同等运输量的情况下．管状带式运输机廊道约是普通运输机的1/3，廊道占地面积少，设备安装比较简单。
2.2缺点
管状带式运输机单机造价略高：在带速和带宽相同的条件下，管状带式运输机输送能力较低：对物料瞬间过载的承受能力较低；存在输送带的扭转问题，严重时会使输送带的边缘进入两个托辊的间隙内，造成输送带的损坏等。
3、青山寨石灰石矿山概况
青山寨石灰石矿位于旬阳县甘溪镇�？笄匦沃屑涓咚闹艿停罡吆０伪旮�922.30m，最低标高460m，地形坡角约300．地表沟谷呈树枝状．属低山陡坡地形。植被较发育，溪流切割较深。
石灰石破碎车间布置在矿山。破碎后的碎石运输进厂有三种方案可选：第一是汽车装车后沿约15km的乡村公路直接运输进厂。这条道路基本是沿旬河河岸辗转。路面宽约4.Om左右，为泥结碎石路面。沿途要穿过旬阳北火车站、三个村庄、旬河、冷水河及一座隧道等设施，路况条件较差；生产安全无法保证；环境污染严重；同时矿车运输成本很高，也不利于企业的长远发展。
第二方案是用普通管带机经3个转运站运输进厂。由于胶带输送机沿途沟谷错综复杂．自然地形起伏较大，地形坡度一般在300—40。，特别是在过冷水河处，沟两侧地形坡度平均在400左右，沟深约250m,沟宽90m上下。因此，胶带输送机输送工况比较复杂。生产输送环节多；管理比较复杂；胶带机廊道开挖土石方工程量大：还要修建约920m的斜峒，施工难度较大、施工周期长；对环境影响也较大。
第三种方案就是使用一条管带机直接运碎石进厂。这样，其施工难度相对较�。荷芾硪脖冉霞虻ィ灾芪Щ肪秤跋熳钚�。但其基建投资较大，而且在国内、外水泥工厂的石灰石矿山应用更为少见实。
鉴于本项目碎石输送诸“第一”的特殊情况，经过多次与尧柏水泥有限公司领导及国内外设备厂家交流与沟通及调研后，业主最后坚定采用管带机方案。
3.1当地气象条件
本区属亚热带湿润季风型气候。
(1)气温
年平均气温：15.4℃；
极端最低气温：-9.6℃；
极端最高气温：41.5℃。
(2)湿度
年平均相对湿度：80.00；
日平均不大于：95%；
月平均不大于：90%。
(3)气压
年平均气压：978.3MPa；
年最高气压：980.8MPa;
年最低气压：975.5MPa。
(4)降雨量
年平均降雨量：851.2mm．集中在7～9月份，8、9月份为汛期，常洪水成灾。
日最大降雨量：122.5mm;
年最大降雨量：1085.2mm。
霜冻期10月至翌年3月。无霜期253天。
(5)风速、风向
年平均风速：0.7m/s；
最大风速：16.0m/s：
瞬间最大风速：33.0m/s。
(6)地震烈度
地震烈度为Ⅵ度，地震波加速度：水平加速度0.3g，垂直加速度0.15g。
3.2胶带输送机运输物料特征
石灰石矿山设计采矿能力175.4万t/a，采用轮休工作制，年工作300天，每天2班，每班8h。
物料：破碎后的石灰石碎石；
物料粒度：0—75mm(占90%)；
物料容重：1.45t/m3；
抗压强度：93.0-110.0MPa，平均为101.50MPa;
物料温度：常温；
物料湿度：1.0%。
3.3基本参数
管径：∮350；
带宽：1350mm;
水平长度：6 895.18m；
总长：7041.43m;
提升高度：-383.7m;
带速：3.15m/s；
额定输送量：850t/h;
最大输送量：1 000t/h;
电机功率：4x630kW(头、尾均为双变频调速电机驱动)；
驱动电压：690V;
拉紧方式：垂直重锤+液压绞车组合拉紧（头部布置）；
平均填充率：57%，最大65%;
钢芯胶带：带强Srl2500_3.0( 8+6)；
胶带的总厚度：22mm;
胶带安全系数：8.23：
驱动滚筒直径（表面铸胶）：1250mm；
围包角≥190。：
拉紧滚简直径1000mm;
围包角≥180。：
总投资：1.2亿元。
3.4平面方向布置
该管带机在水平平面布置上．中间设有9个转弯拐点（左6、右3），转弯半径350m~805m，水平转角8.70~74.2a，曲线弧段长33.35m—632.83m。管带机水平转弯极为复杂的地段位于拐点“D6”．“JD9”组成的一个“S”型水平转弯角度为63.40和74.20．即管带机下行从西康铁路（含二线）的桥下穿过进入旬河后又提升跨过216国道（见图1），之后要绕过几户居民区。管带机这一段的水平布置是目前世界上管带机第一次实现如此复杂、反向、大角度水平转弯布置（见图2）。
3.5垂直方向布置
在垂直方向上．管带机整体运输高度-382.7m(其中，总提升高度259.8m，总下运高度642.5m)，上坡坡度0~18.00；下坡坡度-3.9—-19.5°，共设有26条弧段（凹弧段14条、凸曲线12条），凹弧段半径350.0—805.0m．弧长20.5～196.9m．凸弧段半径350.0一805.0m．弧长21.5~219.6m；弧段之间的直线距离3.9~418.9m。尤其在穿冷水河段设计比较困难：管带机先从高处以-18.0。/530.0m(坡度，水平长度，下同)下行，之后0.00/280.0m水平运行后又以18.00/260.0m上行后穿0.030/430.0m平峒(平峒长320.0m)。
为了克服管带机穿冷水河处的困难、降低钢结构的高度，设计时，管带机中心线斜交自然地形线，从而加长了管带机的水平长度，避免出现管带机廊道土石方大挖或过多的高支腿出现，有利地改善了管带机的工况，避免了管带机在此处出现“爆管”现象见图3。
3.6胶带机廊道
管带机露天布置，采用单侧检修通廊（在跨越公路、铁路和河流及头尾段时，采用双侧走道）。胶带机钢结构廊道宽206m．平台及露天栈桥两侧设有栏杆。钢桁架顶部全程采用大波纹压型彩板密封，彩板下面布置电缆桥架。立柱采用混凝土基础，基础面高出地面30cm，共设立柱295根（组），最大栈桥跨度63m(跨216国道)．最大钢支柱高度68m多（过冷水河处）。
3.7主要部件
(1)托辊
管带机管状段采用双三变形专用托辊组，在胶带机的头尾及转弯段设置角度可调的导向托辊和纠偏托辊。托辊外径∮=133mm．轴承4G306。
(2)清扫装置
工作面清扫器采用聚胺脂复合材料的新型结构清扫器，其磨擦系数低、防腐蚀、防断裂、不会伤及皮带，有利于�；じ稚窘捍�，具有安全性。并在头部设置了转刷清扫器，进一步提高清扫质量。
非工作面清扫器同样采用采用聚胺脂复合材料的二级V型清扫器，为了防止拉紧滚筒粘结，在其前设一级V型非工作面清扫器。
(3)拉紧装置
拉紧装置采用垂直重锤+液压绞车组合拉紧，布置在胶带机的头部附近。
(4)保护装置
本输送机�；ぷ爸冒ǎ旱刂繁嗦胄屠�、地址编码型跑偏开关、溜槽堵塞检测器、纵向撕裂检测器、料流检测器、声光报警装置和带式输送机综合保护仪等，它们承担着本输送机及上下游设备整个系统的现场信号采集和检测任务，通过光纤传输信号和沿线8组Rl0箱．保证了其采集和检测信号的正确．性和灵敏度，并切实提高了监控系统的自动化水平。启动前．沿线每隔200m的声光报警装置发出启动信号30s，提醒沿线检修人员注意即将启动：运行后如发现异常情况，沿线任意位置地址编码型拉绳开关或跑偏开关动作动作，中控室即刻就知道动作位置和故障发生地点。
管带机全程采用防雨防护。顶面设置罩、底面过公路和铁路部分设置截料板，防止物料飞溅造成人员伤亡和财产损失。
(5)防腐与油漆
为了防止钢结构等生锈、腐蚀，钢结构焊接为成品后，首先采用喷砂预处理，其除锈质量必须达到Sa2 1/2级。为确保表面处理的质量和提高漆膜的附着力．用作表面处理的钢球或砂粒的直径不得大于1mm，以保证处理后的表面既有一定的粗糙度，但粗糙度又不大于100。底漆采用环氧富锌底漆，中间层采用环氧云母氧化铁，面漆为氯化橡胶树脂漆。每层漆喷一到三遍，保证环氧富锌底漆厚度60um．环氧云母氧化铁厚度80um，氯化橡胶树脂漆厚度80um。漆膜总厚度不小于220um。
3.8 电气控制、监控系统
本管带机总长比较长，采用多台变频电机头、尾(头2、尾2)联合驱动。
驱动系统采用“S”形曲线启动，保证胶带机启动更平稳；同时，胶带机的停车过程将通过变频器可控停车。启动时间不小于90s。
电气控制系统采用的是工业以太网及其光纤网络设备工业总线网络及ROFIBUS DPP现场总线及其光纤网络。
(1)控制系统
控制系统具有良好的开放性、互连性�？刂葡低臣白酆习踩；ぷ爸枚越捍诵泄探泄收献远嗖�、报警等控制功能。
(2)监控系统
监控系统采用中央控制级(CCL)、现地控制单元(LCU)和远程I/O单元(RIO)三级分层分布式网络结构。
3.9设计原则
由于本输送机水平线路和断面线路十分复杂，为防止胶带运行过程中出现爆管、撒料和超过许可的扭曲、扁管、塌带等现象出现，在管带机平面和立面线路中，应遵循以下设计原则：
(1)在系统总体布置设计上，尽量加大水平转弯半径，减少转弯角度，同时对称布置水平转弯弧段，保证总体上管带左右两侧的张力基本相等：
(2)对于特殊复杂地形，上述条件不能满足时，尽量使大转弯角度的水平转弯弧段远离头部，尽量使大转弯角度的水平转弯弧段为单一弧段：
(3)以上条件不能满足，必须布置复合转弯弧段时，使凸弧段包含在水平转弯弧段中，凹弧段可不受限制；
(4)在复杂地形布置情况下，尽量在接近头部位置采用一段凹弧段，以利胶带的稳定和纠正扭曲。
(5)在水平转弯弧段，布置平底和尖底组合的六边形托辊组：
(6)在水平转弯弧段，布置挡边专用辊子：
(7)在长距离、大运量管带机胶带、功率选型时，以尽量选用低强度、低横向刚度胶带为宜。
3.10设计中几个难点
(1)在平面线路布置设计中，在距头部3km位置，管带机需斜跨200m宽的汉江，并同肘下穿西康铁路桥和正在建设的铁路复线，刚过汉江，又需尽快提升并跨过216国道，之后再绕过几户居民区，这一段工况相当复杂，不可避免地出现60.43°与74°组合的的“S”转弯，同时与立面-18°~14°上下行出现的大角度凹凸弧组合，对管带机的稳定运行十分不利。设计时，根据前述的设计原则，尽量对称布置水平转弯，尽量加大转弯半径，此位置采用了水平转弯半径350～805m．立面转弯也采用了350-805m的转弯半径，同时适当减少了托辊间距．保证了在此段胶带的稳定运行。
(2)在胶带机的纵平面设计中，过冷水河段的工况最为恶劣。该处沟深约250m。胶带机以-180的坡度下行经冷水河一段平段后就又以180坡度上行。由于胶带机坡度比较陡，同时上、下行坡长又比较长而中间平段却很短。因此，胶带机最有可能在此段发生“爆管”情况。为了改善胶带机的工作工况，设计肘，特意提高了胶带机设计标高（此处的钢桁架跨度分别为30.7m和45.0m，土建基础为5m左右，钢支柱的高度达68.5m。由于此钢支柱很重，需要的大型起吊设备进入此段现场难度很大。在设备安装时，此处所需工期最长。
(3)在在尾部胶带成形5组托辊开始就出现了39.47。的水平转弯，并同时伴随-19.50的下运．胶带极易发生扭曲，并导致回程带进入展开段时发生严重跑偏，甚至胶带无法展开。为此在布置托辊组时，有意使托辊组安装板向胶带扭曲相反方向倾斜．并在展开段设置展带辊组，引导回程胶带跑正。
4、结语
经过天津水泥工业设计研究院有限公司、四川自贡运输机械有限公司以及尧柏特种水泥有限公司的所有参建工程技术人员的大量辛勤工作，这条总投资12亿元、“目前世界上输送量最大、运输工况最为复杂、亚潮第一长度”的管状带式运输机，经历了18个月的紧张施工，终于在2009年11月11日一次性重载试车成功。
经过近一年多的生产运行，整个系统运行平稳、安全可靠、效率高、噪音低、无扬尘、不扰民、无污染，各项指标均达到合同的规定——满足生产实际需要。
4000t/d水泥熟料生产线的管带机的正常投入使用，标志着我国管带机从线路定线、设计理念、设备制造、电气控制、现场施工、安装水平达到了一个新的水平，也奠定了我国在管带机领域在世界上占有一席之地。
管带机特别适宜自然地形条件十分复杂、环境条件要求特别苛刻的碎物料输送：前期投入可能稍大些（也不是绝对的，投资会因项目的具体情况而定），但可以大大降低生产运输成本、可以美化运输环境、减少运输廊道占地面积。目前其投资水平基本能够适宜中国经济发展水平，尤其是国家在大力倡导节能减排、创造和谐社会的大背景下其发展前景会更力光明。特别是跟公司这条“世界级“管带机的投产使用更是为我国长距离碎物料的运输提供了一条新的途径。
