河南某項目圓管帶式輸送機的優化設計

劉海濱

（中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北武漢 430064）

河南某項目圓管帶式輸送機的優化設計

劉海濱

（中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北武漢 430064）

隨著現代化生產發展的要求，環保成為當今時代日趨重要的問題。輸送系統在工作中產生的粉塵和撒料，對環境的污染已經引起世界各國使用部門及行政管理部門越來越多的關注。本文介紹了河南某圓管帶式輸送機機項目，在運輸時間、速度、中間驅動等方面的設計優化過程，最后得出結論。

圓管帶式輸送機機 時間 速度 中間驅動

1　可研中設計方案概述

河南某電廠配套項目，煤源來自三十公里外的一處沒儲運物流園區，鐵路運輸的燃煤通過翻車機翻卸、轉運后，經過管帶機輸送運到該電廠，管帶機總的運距為30km，管帶機參數為:管徑分別為D= 500mm、400mm；管帶機分4段布置，中間設3個轉運環節。輸送機所經地區地形起伏大，村莊多，線路有較多轉折。4段管帶長度分別為7.9km，7.2km，7.6km，7.3km。1#、2#管帶機輸煤能力為700萬噸/年，每年運行330天；每天運行作業時間按12小時。

1#、2#管帶機管徑D=500mm、帶速V=4.5m/s、出力Q= 1850t/h。

本次優化，是在可研設計的路線下作參數方案比較，本次優化僅選取，前兩條管帶機優化比較，以下是可研規定參數下的計算結果:

1.11 #圓管帶式輸送機機

主要設備參數如下。

管徑Φ=500mm，運量Q=1850t/h，帶速v=4.5m/s，機長L=7260m。

傾角δ=5～0～10°，提升高差-7m；

防爆變頻調速電機:1400kW，6kV，共4臺；

膠帶:ST3150難燃型鋼絲繩芯膠帶。

1.22 #圓管帶式輸送機機

主要設備參數如下:

管徑Φ=500mm，運量Q=1850t/h，帶速v=4.5m/s，機長L=6892m，

傾角δ=5～0～10°，提升高差60m；

防爆變頻調速電機:1400kW，6kV，共4臺；

膠帶:ST3150難燃型鋼絲繩芯膠帶。

表1　延長時間，管帶機比較

表2　提高帶速，管帶機比較

2　管帶機優化方案比較

2.1通過適當延長作業時間減小管徑進而降低投資成本

經過計算1#管帶機的參數調整為:輸送能力Q=1585t/h，管徑Φ=450mm，帶速v=4.5m/s，輸送距離L=7252m，提升高度H=-7m，膠帶規格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率: 72%，托輥直徑φ159mm，功率:4×1250kW。

2#管帶機的參數調整為:輸送能力Q=1585t/h，管徑Φ =450mm，帶速v=4.5m/s，輸送距離L=6892m，提升高度H=60m，膠帶規格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率:75%，托輥直徑φ159mm，功4×1250kW。

根據表1參數對比，通過延長輸煤時間，管帶機的直徑可以從Φ =500mm，降到Φ=450mm，帶寬從B=1850mm降到B=1700mm，鋼結構桁架重量也降低了。根據以上分析，通過延長作業時間，減小管徑，降低投資可行。

1#管帶機僅電機減小驅動裝置配置降低，管徑、帶寬降低，桁架減輕三項合計可以節約投資482萬元；2#管帶機僅電機減小驅動裝置配置降低，管徑、帶寬降低，桁架減輕三項合計可以節約投資430萬元。

2.2提高帶速，降低輸送機管帶的直徑

經過計算1#管帶機的參數調整為:輸送能力Q=1850t/h，管徑Φ=450mm，帶速v=5.3m/s，輸送距離L=7252m，提升高度H=-7m，膠帶規格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率: 70.9%，托輥直徑φ194mm，功率:4×1400kW。

2#管帶機的參數調整為:輸送能力Q=1850t/h，管徑Φ =450mm，帶速v=5.3m/s，輸送距離L=6892m，提升高度H=60m，膠帶規格B=1700mm，帶強St3150，所需管徑φ=450mm，填充率:73.5%，托輥直徑φ194mm，功率:4×1400kW。

綜合以上分析情況:如表2，提高帶速后，輸送機管徑減小，鋼結構桁架重量減輕，輸送膠帶寬度變窄，這樣投資成本有所降低；但是由于速度提高，托輥直徑由原來的φ159mm變為φ194mm，這樣導致成本升高，而且國內沒有帶速高于5m/s的應用實例，因此綜合考慮國內的加工制造水平及管理能力，不推薦提高帶速的方案。

2.3中間驅動方案

輸送機中間驅動的方式有很多種，其中直線摩擦式及滾筒卸載式應用最廣，也最成功［1］。直線摩擦式驅動方式，承載帶壓在驅動輸送帶上，當兩者有相對運動時，產生摩擦力。其工作原理就是利用驅動輸送帶與承載帶的摩擦力將中間驅動裝置的驅動力傳遞給承載輸送帶，這樣承載輸送帶在中間驅動輸送帶作用段內會產生線性降低。降低值為中間驅動裝置輸出的驅動力。

綜上所述，采用中間驅動裝置，輸送帶張力由機尾線性增大至中間驅動裝置作用點時輸送帶張力在此處達到極大值，隨后開始下降，直至脫離中間驅動裝置，輸送帶張力又開始線性增加直至到下一驅動裝置處，就像接力跑一樣（附圖1a為集中驅動輸送帶張力變化，b滾筒卸載式中間驅動輸送帶張力變化，c直線摩擦式中間驅動輸送帶張力變化）。

中間驅動技術在普通帶式輸送機中應用較多，在圓管帶式輸送機機中應用雖然也可以降低輸送帶強度，從原St3150，降為St2500，從而達到降低成本的目的。但應用在圓管帶式輸送機機需要通過過渡段先將圓管展開，完成中部驅動后又通過過渡段將輸送帶圍合成圓管狀。中間的展開段與過渡段全長近百米，因此采用中部驅動，失去了圓管帶式輸送機長距離，無污染、無煤量損失等固有特性；而且中間增加一個驅動，即增加了一處故障點，增加了人力配置，另外動力配電電纜增加，變頻器也需要設在驅動處，需要增加一處建筑，增加購地，與中部增加轉運站差別不大，因此本專題也不推薦設置中間驅動。

綜合以上分析，建議不要采用中間驅動。

3　管帶機電機電壓優化

可研設計中4條管帶機中的1、2、3條采用10kV供電，而4號管帶機由鶴淇電廠6kV電壓等級供電。

優化認為，本工程管帶機電動機單機功率不到1500kW，采用變頻拖動運行，且各用電點電動機距離電源點都較近，10（6）kV供電距離不會超過100~200m，供電電源及供電質量可靠，都能滿足安全供電要求；但作為主要拖動設備的變頻器，其6kV變頻器比10kV變頻器技術更成熟、可靠性更高、安全性更好、選擇廠家的余地更大（ABB、AB、simz等），因此，本設計推薦全系統4套管帶機都采用6kV變頻拖動。

本工程地形起伏較大，1#管帶機下運，2#管帶機上運爬坡，為了管帶機運行安全，本次優化推薦采用具有制動和電能回饋功能的“四象限”變頻器。

4　優化建議的結論

通過以上的分析與計算，通過延長工作時間，可以減小管徑、降低投資。而且根據原可研報告，該電廠已投產的三期工程中的兩臺機組，僅在每年迎峰度冬、迎峰度夏時滿負荷運行，全年其余時間，可能兩臺機組全部停機。四期工程建成 投運后，三期電廠可能會降低負荷運行，甚至關停。

［1］朱立平，等.帶式輸送機中間驅動技術.煤礦機械，1998，8.

劉海濱（1979—），男，漢族，山東平原人，工程師，從事煤礦、選煤廠、儲裝運工程機械方面的設計研究.