长距离带式输送机规划设计研究重点

王晗 徐亮 吴彬

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

2.1 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、鐵路、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。

2.2 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。

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0085～0.40kW*h/（t*km），单段长度10～20km能耗指标约0.044～0.26kW*h/（t*km），单段长度大于20km能耗指标约0.099～0.103kW*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0.077～0.180kW*h/（t*km），单段长度5～10km以内能耗指标约-0.590～0305kW*h/（t*km）（含发电工况），单段长度10km～20km能耗指标约0.062～0.106kW*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0.350kW*h/（t*km）以内是合适的。

2.3 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28.6%。

以长九神山灰岩矿工程长距离带式输送机为例，设置头部3×2240kW+中部3×2240kW+尾部1×2240kW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）：97100.

［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）：4750.

［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）：7477.

［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）：14.

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。