編者按：

為深入理解國家房地產(chǎn)、基建和石礦相關(guān)最新政策導(dǎo)向，精準(zhǔn)把握砂石及裝備行業(yè)發(fā)展方向，應(yīng)對當(dāng)前砂石及裝備企業(yè)面臨的嚴(yán)峻形勢，適應(yīng)基建、房地產(chǎn)發(fā)展新模式和城市更新時代的市場特征，加快構(gòu)建砂石及裝備企業(yè)發(fā)展新模式，更好地服務(wù)于“好房子”建設(shè)和國家重大基建項目，中國砂石協(xié)會定于2025年9月24日—26日在湖南長沙召開第十二屆砂石骨料行業(yè)科技大會，同期召開協(xié)會第八屆第二次理事會議、座談會等活動。本次大會在砂石行業(yè)內(nèi)廣泛征集了學(xué)術(shù)論文。

今日，中國砂石協(xié)會推出中國水利水電第八工程局有限公司黃增賢撰寫的《大運量長距離帶式輸送機在長崍砂石項目的設(shè)計與應(yīng)用》一文，以饗讀者。據(jù)了解，長崍砂石項目總投資約55.9億元，礦山保有儲量6.03億噸，設(shè)計年產(chǎn)能4000萬噸，是湖北省重點項目和“省級綠色礦山”，由礦山及骨料加工系統(tǒng)、6.1公里單線單條成品料長膠運輸廊道、7個5000噸級散貨碼頭等三大工程組成。本文介紹了大運量長距離帶式輸送機在長崍砂石項目的應(yīng)用。

大運量長距離帶式輸送機在長崍砂石項目的設(shè)計與應(yīng)用

黃增賢

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南省長沙市410004)

【摘要】帶式輸送機作為現(xiàn)代散狀物料連續(xù)運輸?shù)闹饕O(shè)備，為滿足現(xiàn)代大規(guī)模砂石工廠運輸需要出現(xiàn)了大運量、大帶寬、高帶速、長距離的帶式輸送機。依托浠水長崍砂石項目長距離運輸廊道工程，探討大運量長距離帶式輸送機的設(shè)計要點，包括其關(guān)鍵部件的選擇與計算，提出針對性的設(shè)計方案。同時，對輸送機的運行特性、維護等方面進行了深入研究，為浠水長崍砂石項目高效、穩(wěn)定、環(huán)保運輸提供了有力支持。

【關(guān)鍵詞】大運量；長距離；帶式輸送機；輸送能力；運行維護

1.引言

帶式輸送機是一種通過輸送帶作為牽引和承載部件進行連續(xù)輸送的運輸設(shè)備，主要由輸送帶、驅(qū)動裝置、傳動滾筒、改向滾筒、托輥組、拉緊裝置、機架等部件組成。因其結(jié)構(gòu)緊湊、連續(xù)高效、可靠性好、占地小等特點，并能適應(yīng)潮濕、高粉塵等惡劣工作環(huán)境，是現(xiàn)代散狀物料連續(xù)運輸?shù)闹饕O(shè)備，使用范圍越來越廣泛。

隨著現(xiàn)代砂石礦生產(chǎn)規(guī)模的擴大，對帶式輸送機的運量和距離等提出了更高要求。另外長距離帶式輸送機往往需要跨越不同的地形地貌，為使其更好地適應(yīng)地形變化，減少土地占用和工程開挖量，規(guī)避重要區(qū)域如紅線、文物古跡、居民等，有時還需進行拐彎、上下行設(shè)計。若下行，下運帶式輸送機的制動裝置及其控制技術(shù)尤為關(guān)鍵，制動裝置設(shè)計不合理很容易發(fā)生飛車事故，從而造成斷帶、撕帶等事故，給生產(chǎn)帶來極大危害。

2.工程概況

浠水長崍砂石項目長距離運輸廊道工程位于湖北省黃岡市浠水縣西側(cè)，本工程主要承擔(dān)將浠水臥龍庵砂石礦和馬畈砂石礦骨料加工系統(tǒng)加工后的產(chǎn)品通過長距離帶式輸送機送至碼頭的陸域堆場，起點為骨料加工系統(tǒng)成品骨料堆場地下廊道出料帶式輸送機頭部，起點帶面高程為46.80m，終點為碼頭陸域堆場進料端，終點帶面高程為50.00m，總體走向為由東北至西南。從骨料加工系統(tǒng)開始，依次先后穿越油鋪塆、上跨G45高速公路、廣福寺村、甘家多屋塆、傅上塆、袁家栗子塆、跨越G347國道（待建）、陳坳村四組、袁家湖北側(cè)、永保村二組后到達碼頭陸域堆場。長距離運輸廊道線路全長6112m，其中隧洞段長3472m，箱涵段長304m，明線段長2336m。

長距離運輸廊道由單條帶式輸送機組成，設(shè)計運輸能力11000t/h，帶寬2200mm，帶速5.6m/s，總裝機功率為7000kW。

3.大運量長距離帶式輸送機設(shè)計

3.1?設(shè)計要點

（1）主要設(shè)計參數(shù)確定：主要設(shè)計參數(shù)包括輸送能力、帶寬、帶速、物料性質(zhì)、輸送線路尺寸等，其中輸送能力直接反映輸送機的生產(chǎn)能力，需根據(jù)實際需求進行計算和選定；帶寬決定輸送機的輸送能力，根據(jù)物料的輸送量來確定；帶速影響輸送效率和功率消耗，需根據(jù)輸送量和輸送距離來選定；輸送線路尺寸包括傾角、長度、提升高度，以及直線段、曲線段的尺寸和連接尺寸等，這些參數(shù)決定了輸送機的布局和輸送能力；物料性質(zhì)包括松散密度、安息角、粒度、塊度、濕度、磨損性、粘結(jié)性和摩擦系數(shù)等，這些參數(shù)影響輸送機的設(shè)計和選型^[1]。

（2）驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計：大運量長距離的帶式輸送機需要強大的驅(qū)動力，驅(qū)動系統(tǒng)是其關(guān)鍵部件，通常根據(jù)輸送量和輸送帶速度選擇合適的驅(qū)動裝置功率和類型。驅(qū)動方式多采用多臺電動機驅(qū)動，并配置先進的驅(qū)動控制方式，如配合變頻器或CST等調(diào)速裝置，以實現(xiàn)平穩(wěn)啟動、運行和制動，并避免輸送帶打滑，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

（3）拉緊裝置的選擇：拉緊裝置用于保持輸送帶的張緊度，防止輸送帶在運行時松弛。應(yīng)根據(jù)輸送機的長度和輸送量的大小選擇合適的拉緊裝置，確保輸送帶的張力恒定^[2]。

（4）輸送帶的選擇：輸送帶是長距離大運量帶式輸送機的核心部件，其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和強度直接影響輸送機的運輸能力和使用壽命。根據(jù)物料的特性和運輸距離，選擇高強度、耐磨、耐腐蝕的輸送帶材料，如鋼絲繩芯輸送帶，提高其承載能力和耐用性。

3.2?主要設(shè)計參數(shù)確定

（1）工作制度

年工作天數(shù)：300d，天工作班數(shù)：3班，班工作時間：6h，則天有效作業(yè)時間為18h，年有效作業(yè)時間為5400h。

（2）設(shè)計運輸能力

臥龍庵礦和馬畈礦兩個骨料加工系統(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)能力均為3800t/h，每天生產(chǎn)18h，成品骨料每天生產(chǎn)量Q=136800t。兩個骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)的不同規(guī)格產(chǎn)品不同時向長距離帶式輸送機供料，主要產(chǎn)品共8種，最大粒度63mm。其中臥龍庵礦骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品為粒度16mm～26.5mm、10mm～16mm、4.75mm～10mm碎石和≤4.75mm機制砂，產(chǎn)品級配比例碎石約占75%，機制砂約占25%；馬畈礦骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品為粒度25mm～63mm鐵路道砟、16mm～25mm和5mm～16mm碎石、≤4.75mm機制砂,產(chǎn)品級配比例鐵路道砟和碎石約占75%，機制砂約占25%。

長距離運輸廊道的運輸能力需根據(jù)砂石工廠規(guī)模、運輸物料性質(zhì)及種類、倉儲條件、運輸距離、場地條件綜合分析計算確定，并應(yīng)留有一定的裕度。本項目長距離帶式輸送機每天需各運輸一次不同產(chǎn)品，這樣共切換7次，另外根據(jù)已有運行經(jīng)驗，長距離帶式輸送機每班提前啟動10min，即0.17h，每種骨料切換時間13min，即0.22h，每天運送8種骨料，成品骨料停止供料后0.40h后長距離帶式輸送機停止運行，每天運行18h。

長距離帶式輸送機設(shè)計輸送能力為I_m，考慮到相同帶速下，濕砂運行堆積角較碎石小而減少輸送帶上最大的物料橫截面積，以及機制砂在料倉堆料時會起拱而影響其正常卸料強度等多因素影響。長距離帶式輸送機運輸碎石時，輸送能力取值I_m；運輸機制砂時，輸送能力取值0.6I_m。

0.75Q/I_m+0.25Q/0.6I_m+0.2+0.22×7+0.4=18

計算得I_m=1.167Q/15.86=1.167×136800/15.86=10066t/h，帶式輸送機設(shè)計輸送能力取11000t/h。

（3）帶寬和帶速

根據(jù)長距離帶式輸送機輸送能力、工作和環(huán)境條件、物料粒度及組成等因素，確定其經(jīng)濟帶速V=5.6m/s、帶寬B=2200mm。

（4）轉(zhuǎn)彎段半徑

本工程帶式輸送機線路沿線地形復(fù)雜，為繞過輸送線路上的障礙物，全程有多處轉(zhuǎn)彎。在線路平面轉(zhuǎn)彎同時還有縱面凹凸起伏，則凹弧曲線的平面轉(zhuǎn)彎半徑和凹弧縱面半徑互相影響，需要同時增大，合理的選取轉(zhuǎn)彎半徑可以防止輸送機在各種工況下的跑偏，撒料，否則輸送帶在轉(zhuǎn)彎段易出現(xiàn)不穩(wěn)定運行、跑偏、飄帶等現(xiàn)象^[3]。結(jié)合本工程的地形特點和輸送機線形布置特點，經(jīng)過對帶式輸送機各種工況的設(shè)計計算，并借鑒應(yīng)用經(jīng)驗，綜合分析比較后，確定最小轉(zhuǎn)彎半徑為2200m。本廊道帶式輸送機的平面轉(zhuǎn)彎半徑為2200m、2500m和4000m。

（5）傾角

目前國內(nèi)長距離輸送機可以實現(xiàn)的最大上運角度為25°，最大下運角度為-23°^[4]。本工程帶式輸送機最大上運傾角為3.0°，最大下運傾角為-3.0°。

3.3?驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

（1）驅(qū)動方式

長距離帶式輸送機通常采用軟啟動的方式，本工程選用永磁驅(qū)動方式。永磁直驅(qū)系統(tǒng)取代了“異步電機+減速器+液力耦合器”的驅(qū)動系統(tǒng)，直接驅(qū)動生產(chǎn)機械，使傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，效率提高，噪音降低，安裝方便，而且人工無需再進行日常維護檢修，從而可節(jié)約大量的人力物力成本，減輕生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，有效減少碳排放^[5]。并已在相關(guān)行業(yè)已逐步推廣應(yīng)用，并取得較好的經(jīng)濟效益。驅(qū)動裝置主要參數(shù)見表1。

表1?驅(qū)動裝置主要參數(shù)

（2）驅(qū)動設(shè)置

多點驅(qū)動可有效降低輸送帶張力，本工程采用頭尾驅(qū)動方案，頭部4臺，尾部1臺，單機功率1400kW，總功率7000kW，布置示意見圖1。頭尾驅(qū)動可使驅(qū)動功率分散開來，可以降低輸送帶運行時的最大張力，降低輸送帶的強度要求，增加輸送機的運距，增加制動可靠性，降低輸送機制造成本。

圖1?頭尾驅(qū)動布置示意

3.4?張緊裝置選擇

變頻絞車張緊裝置是一種性能優(yōu)越的張緊裝置，特別適合大功率、長運距的帶式輸送機使用。本工程輸送機拉緊裝置采用變頻絞車?yán)o方式，并布置在頭部驅(qū)動裝置后，既可有效的保證起動不打滑，又便于維護管理。變頻絞車張緊裝置技術(shù)特點：

（1）張緊絞車運行由變頻器控制，張力調(diào)節(jié)范圍與設(shè)定張力偏差可達到僅為±1kN。同時，該絞車具有出色的動態(tài)反應(yīng)能力，在帶式輸送機起動的振蕩過程中，通過變頻器控制電機保持恒扭矩，絞車卷筒隨著輸送帶張力的變化快速正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)恒張力張緊，同時減少啟動過程中膠帶的“打滑”現(xiàn)象和因應(yīng)力波峰值疊加出現(xiàn)張力急增而造成斷帶事故的發(fā)生^[6]。

（2）變頻張緊絞車操作簡單，操作時只需要在操作面板上將參數(shù)設(shè)定好后，通過控制按鈕即可操作變頻張緊絞車。

（3）變頻張緊絞車采用反饋張力循環(huán)控制，通過程序設(shè)定控制絞車啟、停，能將輸送機張力保持在設(shè)定值范圍內(nèi)，且張力控制不受帶式輸送機載荷變化的影響。

3.5?輸送帶選擇

本項目輸送機選用鋼絲繩芯輸送帶，主要參數(shù)見表2。鋼絲繩采用開放式鋼絲繩，膠料能滲透進鋼絲繩，使膠料與鋼絲繩形成完整致密的整體。鋼芯采用有防銹鍍層的鋼絲繩，鋼絲繩為強度高、柔軟性好的產(chǎn)品，經(jīng)預(yù)張拉處理。輸送帶全部接頭在現(xiàn)場硫化，鋼絲繩芯膠帶接頭強度達到原膠帶的95％以上^[7]。

表2?鋼絲繩芯輸送帶主要參數(shù)

根據(jù)以上設(shè)計，本工程長距離運輸廊道單條帶式輸送機主要技術(shù)特性見表3。

表3?長距離帶式輸送機主要技術(shù)特性

4.大運量長距離帶式輸送機運行維護

自2022年12月28日投產(chǎn)以來，截至2025年8月底長距離帶式輸送機累計運送骨料約4560萬噸。長距離帶式輸送運行穩(wěn)定，運行工藝規(guī)劃合理，各部位設(shè)備維保及時有效，加強運行過程監(jiān)管力度，對核心驅(qū)動件、易磨易損件加強巡檢力度，提前做好備品備件儲備。同時，檢維修工作根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)及緊急程度，合理規(guī)劃，針對大型滾筒檢維修困難等問題，提前在機頭轉(zhuǎn)運站安裝桁吊，設(shè)計檢修工裝，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有力保障。主要裝置維護和保養(yǎng)包括托輥、滾筒、液粘軟起動裝置、盤式制動裝置以及輸送帶硫化修補。

4.1?托輥

托輥是支撐輸送帶和物料的重要部件，選擇具有高承載能力、高轉(zhuǎn)速的托輥，并根據(jù)實際情況進行合理配置，以減少輸送帶的摩擦阻力和磨損，提高輸送效率。對已達工作壽命時長的托輥及運行過程中記錄的異常托輥進行更換，使用立塔式螺旋千斤頂，配合電錘使用實現(xiàn)快速升降，千斤頂上部加鋼管橫擔(dān)，可頂中間皮帶，換中間托輥。千斤頂?shù)撞靠杉由迼U座，有4個孔螺栓連接，伸縮桿用鋼管內(nèi)套鋼管，鉆孔用扦銷調(diào)節(jié)大體長度，可頂側(cè)面和下部輸送帶，換側(cè)托輥和下托輥。利用其伸縮行程長，重量輕，起重量大，可全方位作業(yè)的優(yōu)點，降低人工勞動強度，安全快速的更換托輥。經(jīng)檢查確認(rèn)托輥更換完畢后，應(yīng)先發(fā)出開機信號，控制臺方可啟動開機^[8]。

4.2?滾筒

對運行過程中記錄的異常滾筒進行更換，松配重并提升拉緊裝置，釋放輸送帶應(yīng)力，使用鋼棒及手拉葫蘆將輸送帶向滾筒四周外拉使其與滾筒脫離并預(yù)留足夠的空間便于后續(xù)軌道的安裝，利用檢修平臺搭設(shè)拆裝滾筒外拉時所移動的軌道及檢修通道，使用千斤頂和手拉葫蘆將滾筒挪移至軌道上，拉出膠帶機吊放至地面，再將新滾筒吊運至軌道上，反向?qū)嵤┣笆霾襟E將新滾筒安裝至膠帶機上。拆除輸送帶夾具及軌道等臨時檢修構(gòu)件，操作垂拉裝置重新張緊輸送帶，調(diào)試運行^[9]。

4.3?液粘軟起動裝置

（1）液粘裝置的液壓系統(tǒng)對液壓油的清潔度非常敏感，需經(jīng)常更換精濾芯(嚴(yán)禁清洗后再使用），設(shè)備正常投入使用后前3個月每15天更換1次濾芯；以后三個月每月更換1次濾芯；六個月后每三個月更換1次精濾芯，控制系統(tǒng)壓力表超過0.6MPa，馬上更換。

（2）液壓油一般每年更換1次，根據(jù)油質(zhì)情況可以適當(dāng)沿長，但不能超過兩年。

（3）中修每兩年1次，在廠方指導(dǎo)下進行；大修每三年1次，由廠方負責(zé)維修。

（4）設(shè)備長期不使用時，做好防潮、防銹的措施，以免損壞。

4.4?盤式制動裝置

（1）盤式制動裝置是依靠制動器閘瓦夾緊制動盤產(chǎn)生制動力矩使帶式輸送機停車和定車。使用時間長或工作次數(shù)過多會造成制動器閘瓦的磨損，使制動力矩減小而影響帶式輸送機停車。為此需定期檢查制動器閘瓦的磨損量和閘瓦間隙，間隙大于2mm時，需重新調(diào)整間隙至1mm～1.5mm。閘瓦磨損量達5mm以上時，需更換閘瓦。

（2）制動裝置的液壓系統(tǒng)對液壓油的清潔度非常敏感，需經(jīng)常更換精濾芯,嚴(yán)禁清洗后在使用，設(shè)備正常投入使用后前3個月每一個月更換1次濾芯，以后檢修時每三個月更換1次。

（3）液壓油每兩年更換1次，如果液壓油變質(zhì)影響使用，馬上更換。

（4）中修每兩年1次，大修每三年1次。

（5）設(shè)備長期不使用時，做好防潮、防銹的措施，以免損壞。

4.5?輸送帶硫化修補

對長距離帶式輸送機輸送帶帶面破損或損壞嚴(yán)重部位采用熱硫化方式進行修補，硫化過程控制的四個要素：硫化環(huán)境、溫度、壓力、時間，必須同時得到滿足，才能保證接頭硫化質(zhì)量。

（1）接頭硫化環(huán)境控制

長距離帶式輸送機如果位于隧洞內(nèi)，濕度大，有的硫化位置洞頂甚至有滲漏?？諝饬鲃有圆?，洞內(nèi)交通產(chǎn)生的灰塵不易排出。為改善硫化環(huán)境，區(qū)域內(nèi)的滲漏水用膠管引開，并用防水帳篷將硫化區(qū)域隔離，并用除濕機進行降濕處理。

（2）溫度、壓力、時間控制

接頭封閉后，檢查硫化器安裝正確，線路連接無誤，接通硫化器控制電源，開始加溫硫化，啟動壓力泵使壓力板逐漸升至規(guī)定壓力。

為確保溫度、壓力、時間過程的監(jiān)控，硫化過程中應(yīng)全程值守。使用溫度傳感器之外，還需在加熱板的測溫孔內(nèi)插入玻璃溫度計進行現(xiàn)場監(jiān)控，防止接頭過硫或欠硫。

5.結(jié)語

大運量長距離帶式輸送機在浠水長崍砂石項目中的應(yīng)用取得了顯著成效，提出了針對性的設(shè)計方案和運行管理措施。研究結(jié)果表明，大運量長距離帶式輸送機具有高效、穩(wěn)定、節(jié)能等優(yōu)點，也為長距離帶式輸送機的設(shè)計提供了參考依據(jù)。

（1）高效性：帶式輸送機能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、高效的物料運輸，滿足長崍項目對大運量的需求。通過先進的控制技術(shù)，可進一步提高輸送機的運輸效率。

（2）穩(wěn)定性：長距離帶式輸送機在運輸過程中需要保持穩(wěn)定，避免出現(xiàn)故障。通過加強設(shè)備的維護和管理，實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，確保輸送機的穩(wěn)定運行。

（3）節(jié)能性：采用變頻器等節(jié)能設(shè)備，根據(jù)物料量和運輸距離自動調(diào)節(jié)輸送速度，降低能耗。同時，對輸送機的傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，減少能量損失，提高能源利用效率。

（4）維護與管理：建立完善的運維管理制度，定期對設(shè)備進行巡檢、維護和保養(yǎng)，確保設(shè)備的正常運行。

（5）智能性：未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，帶式輸送機的智能化水平將進一步提高，為礦山運輸領(lǐng)域的發(fā)展注入新的活力。

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來源：中國砂石協(xié)會