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发布日期：2025-09-17 浏览次数： 185 次
大会论文 | 总投资约56亿，年产能4000万吨！中电建长崃砂石项目大运量长距离带式输送机的设计与应用
编者按：为深入理解国家房地产、基建和石矿相关最新政策导向，精准把握砂石及装备行业发展方向，应对当前砂石及装备企业面临的严峻形势，适应基建、房地产发展新模式和城市更新时代的市场特征，加快构建砂石及装备企业发展新模式，更好地服务于“好房子”建设和国家重大基建项目，中国砂石协会定于2025年9月24日—26日在湖南长沙召开第十二届砂石骨料行业科技大会，同期召开协会第八届第二次理事会议、座谈会等活动。本次大会在砂石行业内广泛征集了学术论文。
今日，中国砂石协会推出中国水利水电第八工程局有限公司黄增贤撰写的《大运量长距离带式输送机在长崃砂石项目的设计与应用》一文，以飨读者。据了解，长崃砂石项目总投资约55.9亿元，矿山保有储量6.03亿吨，设计年产能4000万吨，是湖北省重点项目和“省级绿色矿山”，由矿山及骨料加工系统、6.1公里单线单条成品料长胶运输廊道、7个5000吨级散货码头等三大工程组成。本文介绍了大运量长距离带式输送机在长崃砂石项目的应用。
大运量长距离带式输送机在长崃砂石项目的设计与应用
黄增贤
（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南省长沙市 410004)
【摘要】带式输送机作为现代散状物料连续运输的主要设备，为满足现代大规模砂石工厂运输需要出现了大运量、大带宽、高带速、长距离的带式输送机。依托浠水长崃砂石项目长距离运输廊道工程，探讨大运量长距离带式输送机的设计要点，包括其关键部件的选择与计算，提出针对性的设计方案。同时，对输送机的运行特性、维护等方面进行了深入研究，为浠水长崃砂石项目高效、稳定、环保运输提供了有力支持。
【关键词】大运量；长距离；带式输送机；输送能力；运行维护
1.引言
带式输送机是一种通过输送带作为牵引和承载部件进行连续输送的运输设备，主要由输送带、驱动装置、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、机架等部件组成。因其结构紧凑、连续高效、可靠性好、占地小等特点，并能适应潮湿、高粉尘等恶劣工作环境，是现代散状物料连续运输的主要设备，使用范围越来越广泛。
随着现代砂石矿生产规模的扩大，对带式输送机的运量和距离等提出了更高要求。另外长距离带式输送机往往需要跨越不同的地形地貌，为使其更好地适应地形变化，减少土地占用和工程开挖量，规避重要区域如红线、文物古迹、居民等，有时还需进行拐弯、上下行设计。若下行，下运带式输送机的制动装置及其控制技术尤为关键，制动装置设计不合理很容易发生飞车事故，从而造成断带、撕带等事故，给生产带来极大危害。
2.工程概况
浠水长崃砂石项目长距离运输廊道工程位于湖北省黄冈市浠水县西侧，本工程主要承担将浠水卧龙庵砂石矿和马畈砂石矿骨料加工系统加工后的产品通过长距离带式输送机送至码头的陆域堆场，起点为骨料加工系统成品骨料堆场地下廊道出料带式输送机头部，起点带面高程为46.80m，终点为码头陆域堆场进料端，终点带面高程为50.00m，总体走向为由东北至西南。从骨料加工系统开始，依次先后穿越油铺塆、上跨G45高速公路、广福寺村、甘家多屋塆、傅上塆、袁家栗子塆、跨越G347国道（待建）、陈坳村四组、袁家湖北侧、永保村二组后到达码头陆域堆场。长距离运输廊道线路全长6112m，其中隧洞段长3472m，箱涵段长304m，明线段长2336m。
长距离运输廊道由单条带式输送机组成，设计运输能力11000t/h，带宽2200mm，带速5.6m/s，总装机功率为7000kW。
3.大运量长距离带式输送机设计
3.1 设计要点
（1）主要设计参数确定：主要设计参数包括输送能力、带宽、带速、物料性质、输送线路尺寸等，其中输送能力直接反映输送机的生产能力，需根据实际需求进行计算和选定；带宽决定输送机的输送能力，根据物料的输送量来确定；带速影响输送效率和功率消耗，需根据输送量和输送距离来选定；输送线路尺寸包括倾角、长度、提升高度，以及直线段、曲线段的尺寸和连接尺寸等，这些参数决定了输送机的布局和输送能力；物料性质包括松散密度、安息角、粒度、块度、湿度、磨损性、粘结性和摩擦系数等，这些参数影响输送机的设计和选型[1]。
（2）驱动系统的设计：大运量长距离的带式输送机需要强大的驱动力，驱动系统是其关键部件，通常根据输送量和输送带速度选择合适的驱动装置功率和类型。驱动方式多采用多台电动机驱动，并配置先进的驱动控制方式，如配合变频器或CST等调速装置，以实现平稳启动、运行和制动，并避免输送带打滑，提高系统的稳定性和可靠性。
（3）拉紧装置的选择：拉紧装置用于保持输送带的张紧度，防止输送带在运行时松弛。应根据输送机的长度和输送量的大小选择合适的拉紧装置，确保输送带的张力恒定[2]。
（4）输送带的选择：输送带是长距离大运量带式输送机的核心部件，其材质、结构和强度直接影响输送机的运输能力和使用寿命。根据物料的特性和运输距离，选择高强度、耐磨、耐腐蚀的输送带材料，如钢丝绳芯输送带，提高其承载能力和耐用性。
3.2 主要设计参数确定
（1）工作制度
年工作天数：300d，天工作班数：3班，班工作时间：6h，则天有效作业时间为18h，年有效作业时间为5400h。
（2）设计运输能力
卧龙庵矿和马畈矿两个骨料加工系统设计生产能力均为3800t/h，每天生产18h，成品骨料每天生产量Q=136800t。两个骨料加工系统生产的不同规格产品不同时向长距离带式输送机供料，主要产品共8种，最大粒度63mm。其中卧龙庵矿骨料加工系统生产的产品为粒度16mm～26.5mm、10mm～16mm、4.75mm～10mm碎石和≤4.75mm机制砂，产品级配比例碎石约占75%，机制砂约占25%；马畈矿骨料加工系统生产的产品为粒度25mm～63mm铁路道砟、16mm～25mm和5mm～16mm碎石、≤4.75mm机制砂,产品级配比例铁路道砟和碎石约占75%，机制砂约占25%。
长距离运输廊道的运输能力需根据砂石工厂规模、运输物料性质及种类、仓储条件、运输距离、场地条件综合分析计算确定，并应留有一定的裕度。本项目长距离带式输送机每天需各运输一次不同产品，这样共切换7次，另外根据已有运行经验，长距离带式输送机每班提前启动10min，即0.17h，每种骨料切换时间13min，即0.22h，每天运送8种骨料，成品骨料停止供料后0.40h后长距离带式输送机停止运行，每天运行18h。
长距离带式输送机设计输送能力为Im，考虑到相同带速下，湿砂运行堆积角较碎石小而减少输送带上最大的物料横截面积，以及机制砂在料仓堆料时会起拱而影响其正常卸料强度等多因素影响。长距离带式输送机运输碎石时，输送能力取值Im；运输机制砂时，输送能力取值0.6Im。
0.75Q/Im+0.25Q/0.6Im+0.2+0.22×7+0.4=18
计算得Im=1.167Q/15.86=1.167×136800/15.86=10066t/h，带式输送机设计输送能力取11000t/h。
（3）带宽和带速
根据长距离带式输送机输送能力、工作和环境条件、物料粒度及组成等因素，确定其经济带速V=5.6m/s、带宽B=2200mm。
（4）转弯段半径
本工程带式输送机线路沿线地形复杂，为绕过输送线路上的障碍物，全程有多处转弯。在线路平面转弯同时还有纵面凹凸起伏，则凹弧曲线的平面转弯半径和凹弧纵面半径互相影响，需要同时增大，合理的选取转弯半径可以防止输送机在各种工况下的跑偏，撒料，否则输送带在转弯段易出现不稳定运行、跑偏、飘带等现象[3]。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，并借鉴应用经验，综合分析比较后，确定最小转弯半径为2200m。本廊道带式输送机的平面转弯半径为2200m、2500m和4000m。
（5）倾角
目前国内长距离输送机可以实现的最大上运角度为25°，最大下运角度为-23°[4]。本工程带式输送机最大上运倾角为3.0°，最大下运倾角为-3.0°。
3.3 驱动系统设计
（1）驱动方式
长距离带式输送机通常采用软启动的方式，本工程选用永磁驱动方式。永磁直驱系统取代了“异步电机+减速器+液力耦合器”的驱动系统，直接驱动生产机械，使传动系统结构简化，效率提高，噪音降低，安装方便，而且人工无需再进行日常维护检修，从而可节约大量的人力物力成本，减轻生产过程中的环境污染，有效减少碳排放[5]。并已在相关行业已逐步推广应用，并取得较好的经济效益。驱动装置主要参数见表1。
表1 驱动装置主要参数
（2）驱动设置
多点驱动可有效降低输送带张力，本工程采用头尾驱动方案，头部4台，尾部1台，单机功率1400kW，总功率7000kW，布置示意见图1。头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1 头尾驱动布置示意
3.4 张紧装置选择
变频绞车张紧装置是一种性能优越的张紧装置，特别适合大功率、长运距的带式输送机使用。本工程输送机拉紧装置采用变频绞车拉紧方式，并布置在头部驱动装置后，既可有效的保证起动不打滑，又便于维护管理。变频绞车张紧装置技术特点：
（1）张紧绞车运行由变频器控制，张力调节范围与设定张力偏差可达到仅为±1kN。同时，该绞车具有出色的动态反应能力，在带式输送机起动的振荡过程中，通过变频器控制电机保持恒扭矩，绞车卷筒随着输送带张力的变化快速正转或反转，从而实现恒张力张紧，同时减少启动过程中胶带的“打滑”现象和因应力波峰值叠加出现张力急增而造成断带事故的发生[6]。
（2）变频张紧绞车操作简单，操作时只需要在操作面板上将参数设定好后，通过控制按钮即可操作变频张紧绞车。
（3）变频张紧绞车采用反馈张力循环控制，通过程序设定控制绞车启、停，能将输送机张力保持在设定值范围内，且张力控制不受带式输送机载荷变化的影响。
3.5 输送带选择
本项目输送机选用钢丝绳芯输送带，主要参数见表2。钢丝绳采用开放式钢丝绳，胶料能渗透进钢丝绳，使胶料与钢丝绳形成完整致密的整体。钢芯采用有防锈镀层的钢丝绳，钢丝绳为强度高、柔软性好的产品，经预张拉处理。输送带全部接头在现场硫化，钢丝绳芯胶带接头强度达到原胶带的95％以上[7]。
表2 钢丝绳芯输送带主要参数
根据以上设计，本工程长距离运输廊道单条带式输送机主要技术特性见表3。
表3 长距离带式输送机主要技术特性
4.大运量长距离带式输送机运行维护
自2022年12月28日投产以来，截至2025年8月底长距离带式输送机累计运送骨料约4560万吨。长距离带式输送运行稳定，运行工艺规划合理，各部位设备维保及时有效，加强运行过程监管力度，对核心驱动件、易磨易损件加强巡检力度，提前做好备品备件储备。同时，检维修工作根据生产任务及紧急程度，合理规划，针对大型滚筒检维修困难等问题，提前在机头转运站安装桁吊，设计检修工装，为系统的稳定运行提供有力保障。主要装置维护和保养包括托辊、滚筒、液粘软起动装置、盘式制动装置以及输送带硫化修补。
4.1 托辊
托辊是支撑输送带和物料的重要部件，选择具有高承载能力、高转速的托辊，并根据实际情况进行合理配置，以减少输送带的摩擦阻力和磨损，提高输送效率。对已达工作寿命时长的托辊及运行过程中记录的异常托辊进行更换，使用立塔式螺旋千斤顶，配合电锤使用实现快速升降，千斤顶上部加钢管横担，可顶中间皮带，换中间托辊。千斤顶底部可加升宿杆座，有4个孔螺栓连接，伸缩杆用钢管内套钢管，钻孔用扦销调节大体长度，可顶侧面和下部输送带，换侧托辊和下托辊。利用其伸缩行程长，重量轻，起重量大，可全方位作业的优点，降低人工劳动强度，安全快速的更换托辊。经检查确认托辊更换完毕后，应先发出开机信号，控制台方可启动开机[8]。
4.2 滚筒
对运行过程中记录的异常滚筒进行更换，松配重并提升拉紧装置，释放输送带应力，使用钢棒及手拉葫芦将输送带向滚筒四周外拉使其与滚筒脱离并预留足够的空间便于后续轨道的安装，利用检修平台搭设拆装滚筒外拉时所移动的轨道及检修通道，使用千斤顶和手拉葫芦将滚筒挪移至轨道上，拉出胶带机吊放至地面，再将新滚筒吊运至轨道上，反向实施前述步骤将新滚筒安装至胶带机上。拆除输送带夹具及轨道等临时检修构件，操作垂拉装置重新张紧输送带，调试运行[9]。
4.3 液粘软起动装置
（1）液粘装置的液压系统对液压油的清洁度非常敏感，需经常更换精滤芯(严禁清洗后再使用），设备正常投入使用后前3个月每15天更换1次滤芯；以后三个月每月更换1次滤芯；六个月后每三个月更换1次精滤芯，控制系统压力表超过0.6MPa，马上更换。
（2）液压油一般每年更换1次，根据油质情况可以适当沿长，但不能超过两年。
（3）中修每两年1次，在厂方指导下进行；大修每三年1次，由厂方负责维修。
（4）设备长期不使用时，做好防潮、防锈的措施，以免损坏。
4.4 盘式制动装置
（1）盘式制动装置是依靠制动器闸瓦夹紧制动盘产生制动力矩使带式输送机停车和定车。使用时间长或工作次数过多会造成制动器闸瓦的磨损，使制动力矩减小而影响带式输送机停车。为此需定期检查制动器闸瓦的磨损量和闸瓦间隙，间隙大于2mm时，需重新调整间隙至1mm～1.5mm。闸瓦磨损量达5mm以上时，需更换闸瓦。
（2）制动装置的液压系统对液压油的清洁度非常敏感，需经常更换精滤芯,严禁清洗后在使用，设备正常投入使用后前3个月每一个月更换1次滤芯，以后检修时每三个月更换1次。
（3）液压油每两年更换1次，如果液压油变质影响使用，马上更换。
（4）中修每两年1次，大修每三年1次。
（5）设备长期不使用时，做好防潮、防锈的措施，以免损坏。
4.5 输送带硫化修补
对长距离带式输送机输送带带面破损或损坏严重部位采用热硫化方式进行修补，硫化过程控制的四个要素：硫化环境、温度、压力、时间，必须同时得到满足，才能保证接头硫化质量。
（1）接头硫化环境控制
长距离带式输送机如果位于隧洞内，湿度大，有的硫化位置洞顶甚至有渗漏。空气流动性差，洞内交通产生的灰尘不易排出。为改善硫化环境，区域内的渗漏水用胶管引开，并用防水帐篷将硫化区域隔离，并用除湿机进行降湿处理。
（2）温度、压力、时间控制
接头封闭后，检查硫化器安装正确，线路连接无误，接通硫化器控制电源，开始加温硫化，启动压力泵使压力板逐渐升至规定压力。
为确保温度、压力、时间过程的监控，硫化过程中应全程值守。使用温度传感器之外，还需在加热板的测温孔内插入玻璃温度计进行现场监控，防止接头过硫或欠硫。
5.结语
