长距离管状带式输送机在黑岱沟选煤厂的应用与分析

乔治忠，刘利波，曹艳军

(神华准格尔能源有限责任公司 选煤厂，内蒙古 鄂尔多斯 010300)

管状带式输送机的应用范围较宽，主要用于煤炭、矿石粉、粘土、粉煤灰、滤尘、石灰石和粮食等散状物料的输送[1]。近几年来，由于管状带式输送机技术的快速发展，尤其管状带式输送机垂直输送和小曲率半径转弯技术已趋于成熟，因此长距离管状带式输送机更具有广阔的应用前景。

1 黑岱沟选煤厂概况

黑岱沟选煤厂管状带式输送机系统未建之前，矸电公司所需燃煤主要通过卡车，从黑岱沟露天煤矿选煤厂或外购地运至矸石电厂储煤场。为更好地完成配煤生产作业，充分利用低质劣煤，同时进一步降低运营成本，改善生产作业条件，提高生产效率，增加输煤生产作业的可靠性，选煤厂于2012年6月4日开工建设管状带式输送机输煤系统，后因征地受阻，工期延误，直至2018年3月27日输煤系统才开始试运行。如图1所示，厂外输煤胶带系统起点是黑岱沟选煤厂，终点是矸电公司，总长度为4 476 m，设计规模为7.60 Mt/a，额定处理能力1 700 t/h。

图1 长距离管状带式输送机横跨铁路环线

该输煤系统包括四部分：黑岱沟选煤厂配取煤系统、管状带式输送机系统(全段4 182 m)、储煤系统(2×1万t筒仓)、矸电公司厂内供煤系统。管状带式输送机系统跨越三条铁路、一条国道(G109)及一条高速公路(荣乌G18)，其中头尾部高差58.4 m；胶带成管后公称直径0.5 m(原始带宽1.9 m)，带速4.5 m/s，牵引总功率4×800 kW；驱动方式为头部3台6 kV变频电机，尾部1台6 kV变频电机。

2 管状带式输送机应用情况

2.1 结构特点

管状带式输送机主要由输送带、滚筒组、托辊组、驱动装置、逆止器、制动器、张紧装置、清扫装置、钢结构、导料槽、头部护罩及漏斗、缓冲托辊及各种安全保护和指示装置等组成(图2)。带式输送机成型处采用六边形带式输送机专用托辊组，在管带成型处的托辊组选用十二边形带式输送机专用托辊组，为了保证胶带顺利成型，在十二边形托辊组前，另外还设置了角度可调的导向托辊和纠偏托辊。

图2 管状带式输送机截面示意

管状带式输送机是在尾部受料段后由平形变成槽形，槽形逐渐过渡后卷成圆管状。在运输管段中，胶带被六边形布置的辊子定型裹成圆管。当到达头部时胶带逐步过渡，由圆管形状变成深槽形，槽形在头部滚筒处卸料。胶带的回程段可以采用圆管状、平行或V形返回[2]。

2.2 主要技术参数

管状带式输送机主要参数如表1所示。

表1 管状带式输送机主要参数

2.3 应用特点

管状带式输送机除了具有与普通带式输送机运输耗能低、运输成本低等特点外，在运输、安装方面还具有以下特点：

(1)物料密闭输送。物料被包围在管状胶带内运输，不会散落飞扬，也不会因刮风、下雨而受到外部环境的影响。这样既避免了因物料的撒落而污染外部环境，也避免了外部环境对物料的污染，从而保证了管状带式输送机运输沿线干净、整洁，尤其适合长距离跨越公路、铁路等重要设施的物料输送任务。

(2)沿空间曲线布置 。由于胶带被6只托辊强制卷成圆管状，不会出现普通带式输送机的跑偏现象。管状带式输送机可实现立体螺旋状弯曲布置，减少输送长度，节省空间位置，降低设备成本。一条管状带式输送机可取代一个普通胶带输送机运输系统，可节省转运站造价和多驱动的成本，且可减少故障点[3]。

(3)大倾角输送 。由于胶带形成圆管状，物料在圆管内强制成形，物料与胶带之间的摩擦系数要比普通带式输送机大，因此可实现大倾角输送[3]。向上输送时理论最大倾角达25°～30°，向下输送时可达20°～25°。黑岱沟选煤厂厂外圆管带式输送机系统所经之处地形起伏较大，侵蚀作用剧烈，树枝状冲沟极为发育，冲沟为V字型，窄而深，沟壁陡峭，导致运输系统纵断面起伏较大。系统共设10个坡段，最大纵坡为21.197%。

(4)安装占地面积小。在相同输送量的情况下，管状带式输送机圆管部分的横断面宽度只有普通输送机的2/3～1/2左右，因此管状带式输送机受地形限制较小，可以沿地形灵活布置。在长距离输送的情况下，可大大降低栈桥费用。

(5)多向转弯。上下胶带形成的管状胶带，在运输过程中最小转弯半径30 m(管带直径100 mm)、最小60 m的距离内可实现360°水平或倾斜空间变向运输，可以满足不同地形地势的运输[6]。

3 管控过程中存在的难题

(1)由于胶带机全程4.2 km，巡检人员有限，步行巡检范围很大，造成巡检效率非常低。

(2)设备全程约有2 700组托辊，每组12个托辊，托辊总数约为3.2万余根，巡检设备多，相对工作量较大。

(3)双层管状带式输送机架远高于正常人身高，人员只能在设备一侧进行巡检，因此单程巡视无法满足对设备的全方位巡视检查。

(4)胶带机系统转动设备，如托辊、滚筒、驱动装置等损坏发热的检查过程中，人员肉眼无法第一时间识别胶带及运行情况。人工巡检所观察到的空间位置有限，无法全方位观察设备的状态，尤其无法及时发现现场运转设备的发热情况。在遇到雨雪大风等恶劣天气时，巡检工无法到达现场。

(5)目前，我国正在使用的圆管带式输送机，由于其自身特点，输送机沿线均没有设置消防设施，只在机头和机尾处设有消防设施。对此，国家目前也没有明确的规程规范要求。

(6)管状带式输送机系统所经之处地形复杂，有的地表坡度过大，很难沿带式输送机修建维修道路。带式输送机大部分为栈桥通过，且沿线一侧均留有检修通道，因此只考虑在圆管带式输送机大角度转弯处利用既有道路作为输送机日常养护与维修的通道。

长距离的管状带式输送机对人员的维修及检验造成很大负担。由于设备具有的特点，导致设备运行风险较大[4]，因此亟需采用技术先进、安全可靠的技术对管状带式输送机进行全方位的巡检，以保证设备安全，杜绝发生设备事故。

4 技术研究方向

为解决长距离管状带式输送机生产管理存在的难题，亟需研究开发全方位巡检技术，建议对长距离管状带式输送机的管控开展专项研究[5]。全方位巡检技术项目研究的内容主要包括：

(1)沿管状带式输送机布置的智能机器人巡检系统。通过在管状带式输送机两侧安装导轨机架，安装“智能巡检机器人”，实现噪声收集、管状带式输送机底托辊感温、胶带撕裂监测、位置锁定及视频监控等功能。通过机架下方铺设的电缆传输信号。通过单独的控制模块对“智能巡检机器人”进行速度调节，达到对胶带区域故障的精确判断，跟踪胶带的运输速度，对故障点进行图像采集。

(2)无人机定速巡检系统。可将红外感温无人机设置在距离管状带式输送机一定高度的空中索道上，从管状带式输送机上方对托辊温度进行热成像探测，可避免停机前由于巡检不到位，停机后烧红的托辊引起火灾，造成经济损失。

(3)中央信息处理平台。中央信息处理平台负责收集智能机器人巡检系统和无人机定速巡检系统的在线数据，通过图像直观地在中央显示屏上显示管状带式输送机的概略图，显示相应的监测参数以及报警信息。中央显示屏显示分区域的管状带式输送机现场概况，并且通过现场监视器调出管状带式输送机支架等重点部位图像。中央信息处理平台可以对管状带式输送机两侧的智能巡检机器人进行速度调节，指挥智能巡检机器人对特定位置进行拍照取证。

5 建设安装注意的问题

长距离管状带式输送机运输管理应在以下几个方面进行重点关注，从而避免其“带病”运行，以减少重大安全隐患。

(1)各处转载站配电室保证安全运行，避免发生跳电等故障，避免管状带式输送机经常重载启停，以减少驱动滚筒包胶开裂和输送带损伤、影响设备使用寿命等问题。

(2)保证转载站配电室PLC通讯畅通，保证机尾和机头PLC正常通讯，不影响正常启机。

(3)在严寒地区，必须设计防冻液系统，避免冬季天气寒冷造成管状带式输送机输送带僵硬无法弯曲、煤块结冰、粘输送带等问题。

(4)保证机头、机尾的消防泵处于可用状态，保证管状带式输送机中部主要检修道路畅通，保证消防车能及时赶往现场。

(5)保证管状带式输送机全线照明灯具安装可靠，保证夜间能正常巡视。