国内最大管带式输送机系统设计与施工1.doc

国内最大管状带式输送机系统设计与施工 摘要****水电站混凝土所需的粗骨料主要是通过6条带式输送机运输，其中4条为普通带式输送机，2条为管状带式输送机（以下简称管带机）。管带机直径500mm，额定输送能力2500t/h，带强分别为ST1600和ST2500，为目前国内最大的管带机。管带机可靠运行、胶带成管性能是管带机设计和施工的重点。 关键词管带机，设计，横向刚度值，施工 1 概述 1.1****成品骨料带式输送机系统 ****成品骨料带式输送机系统，指将印把子沟人工骨料加工系统（位于左岸印把子沟1710m高程（地面高程））生产的成品砂岩骨料，由带式输送机经跨江桥分别运输至右岸大坝坝肩处的高线混凝土系统1975.0m高程处的粗骨料竖井和在棉纱沟将部分粗料、所有细骨料分流至低线混凝土系统地面料仓中，运输距离分别为5.5km和2.8km。运输物料为砂岩碎石及人工砂，最大粒度150mm，平均容重1.6g/cm3，带式输送系统设计输送能力2500 t/h。该系统由101＃、102＃、104＃、105＃四条普通带式输送机和103＃、106＃两条管带机组成。101＃、102＃、105＃输送机沿地面安装，总水平长度为1.21km; 104＃输送机吊挂在隧洞定部，水平长度1.56km；103＃、106＃管带机布置专用隧洞地面，总水平长度2.74km。 1.2 管带机运输的优点 管带机与普通带式输送机比较，具有如下优点（1）可减少物料运输损耗；（2）在运输过程中不污染环境；（3）布置灵活，特别适合地形复杂、障碍物多的环境；（4）结构紧凑，断面小能节省空间；（5）单条管带机能转弯运输；（6）比普通输送机提升角度大。（7）运量大（每小时运量可达7000吨）；（8）可选用普通托辊，又不会发生普通带式输送机常见的胶带跑偏现象。（9）可以双向送料。 1.3 锦屏管带机运输的重点与难点 虽然管带机已在矿山、电厂、港口、钢铁、化工、建材等行业被广泛推广使用，运输原煤、磷石膏、石油焦、矿粉、灰渣等，但管径仅为φ150mm～φ400mm，单机长度37m～3000m。管带机在水利行业应用较少，锦屏工程D500管径、强度2500N/mm2的管带在国内水电工程第一次使用，同时，D500管径管状带式输送机也为国内最大的管带机。 毫无疑问，管带机的使用性能主要取决于管状胶带的性能，管状胶带的性能及其安装决定****大坝混凝土骨料运输的成败，此亦为管带式运输机的难点及重点。 2 ****管带机布置参数 103＃、106＃管带机均布置于专门的隧洞中。103＃管带机尾部高程1661.5m，提升高146.838m，两端直线段长度分别为1143m、76m，中间为曲线段，其曲线半径为550m，圆心角为40。106＃管带机尾部高程1860.265m，提升高122.966m，两端直线段长度分别为40m、739m，中间为曲线段，其曲线半径为450m，圆心角为45。 3 管带机设计 3.1 骨料输送线设计过程 鉴于骨料输送线对大坝混凝土浇筑保障的重要性，在招标设计时，****设计研究院联合******设计研究院完成了招标文件编制，业主单位于2007年2月组织设计院及国内知名起重运输公司企业专家察看工程现场，对编制的招标文件设进行了设计咨询，并按咨询意见完善了招标文件，确定了运输系统由2条管状带式输送机、4条普通带式输送机及相应转载站组成骨料运输方案。同时，招标设计对投标单位设计资质提出具体要求，并允许投标单位将设计工作分包给一家资质条件符合招标人要求的专业设计单位，以最大可能选择最优总价承包单位。 在招投标阶段，各承包人根据自身特点及优势，响应招标文件要求，依据招标设计图原则，优化运输系统设计，并最终由骨料输送线方案最优、综合实力较强的四川省**运输机械有限公司中标。 在骨料输送线开工进场后，承建单位根据现场实际条件，进一步优化投标设计方案，进行了施工图设计。2008年3月底4月初，业主组织**勘测设计研究院、**勘测设计研究院、******勘测设计研究院等单位专家对四川**运输机械有限公司成品骨料带式输送机系统施工图设计审查，提出局部修改意见。 3.2 骨料输送线管带机设计 （1）管带机设计要求 凡与驱动力和皮带张力有关的管带机钢结构和零部件按电动机的铭牌和输送带最大张力及有关规范进行设计。皮带张力应由六种工况的计算结果决定，即满载（包括重载等其它最不利的情况下）起动、运行、制动和空载起动、运行、制动。 管带机工作时，输送带的卷合状态应良好，不应有缝隙、过卷、扁管等现象，必须有保证输送带在任何工况下不产生扭转的绝对有效措施。特别是管带机保证运行工况下的转弯、上坡运行，不得出现撒料、扁管等超过范围的扭转现象。 在所有正常工况下均能安全、持续运行；设备结构紧凑，但应便于日常维护和检修；设备零部件应品种、规格少，互换性能好。 （2）普通带式输送机主要由输送带、驱动装置、传动滚筒、改向滚筒、托辊、拉紧装置、清扫器、机架、输送机罩、机头溜槽和导料槽以及安全保护装置等组成。管状带式输送机与其基本一致，但是，管带机在头尾部过渡段之间采用专用托辊组（专用于103、106管带输送机）DG500C1159，并设置有压带装置。 （3）103＃、106＃管带机主要技术参数 管带机头、尾部均设过渡段，即由普通胶带机向管带机转变和由管带机向普通胶带机转变，头部过渡段长约34m，尾部过渡段长46m。 103＃、106＃管带机主要技术参数表 103＃管带机主要技术参数表 项 目 单 位 数 值 项 目 单 位 数 值 物 料 名 称 人工砂、碎石 电 动 机 型 号 YVP500-4 粒 度 mm 0～150 功 率 kW 3X900 堆比重 t/m3 1.5～1.6 额定电压 kV 690 管径（带宽） mm 500（1850） 额定转速 r.p.m. 1500 带 速 m/s 4 驱动装置型号 B3SH16FN 运 量 t/h 2500 驱动装置速比 25 水平长 m 1603.653 制动装置 YWZ5-710/301 提升高 m 146.838 传动滚筒直径 mm Ф1250 倾 角 5.22 托辊直径 mm Ф159 输送带规格 ST2500 拉紧装置 液压拉紧 106＃管状带式输送机主要技术参数表 项 目 单 位 数 值 项 目 单 位 数 值 物 料 名 称 碎石 电 动 机 型 号 YVP500-4 粒 度 mm 5～150 功 率 kW 3X710 堆比重 t/m3 1.5～1.6 额定电压 kV 690 管径（带宽） mm 500（1850） 额定转速 r.p.m. 1500 带 速 m/s 4 驱动装置型号 H3SH15FN 运 量 t/h 2500 驱动装置速比 25 水平长 m 1134.360 制动装置 YWZ5-710/301 提升高 m 122.986 传动滚筒直径 mm Ф1250 倾 角 6.18 托辊直径 mm Ф159 输送带规格 ST1600 拉紧装置 液压拉紧 3.3 管带机胶带的设计 胶带为管状带式输送机的运输载体，其重要性是不言而喻的。 （1）管带机D500管径、强度2500N/mm2的管带在国内水电工程第一次使用，为确保胶带质量满足系统要求，保证雅砻江****水电站成品骨料带式输送机系统的可靠运行，使用了具有国际先进水平中德合资企业德国凤凰胶带集团公司山西凤凰胶带有限公司生产的钢绳芯胶带。胶带结构见下图 （2）胶带性能参数 管带机采用专用钢丝绳芯输送带，输送带应满足运行工况下的刚度和柔性要求；应具有可靠的荷载支承性和良好的成管性，应保证在各种工况（如输送量变化、输送物料粒度不同及平竖曲线段运行）条件下承载与回程带的管状特征；管状输送带的耐磨性、抗冲击性及抗疲劳强度必须长期满足运行工况的要求。胶带性能参数见下表 103胶带和106胶带主要性能参数表 项 目 单位 数 值 项 目 备注 型号 ST2500 ST1600 带宽 mm 1850 胶带每米重量 Kg/m 59.81.0 50.11.0 胶带横向刚度值 g/75mm 2000～2400 胶带的总厚度 mm 19.81.0 18.21.0 上覆盖胶层厚度 mm 8 下覆盖胶层厚度 mm 6 钢丝绳芯直径 mm 5.8 4.2 钢丝绳间距 mm 121.5 101.5 钢丝绳与橡胶的粘结强度 N/mm ≥105 ≥95 胶带耐磨性能 mm3 ≤125 胶带延伸率 ‰ ≤2 胶带覆盖层 扯断强度 Mpa ≥24.0 胶带覆盖层 扯断伸长率 ％ ≥450 胶带疲劳强度 次 ≥10000 横向刚性调整层 mm 3 2 撕裂力 Min N/mm 17 特别是胶带横向刚度直接关系到管带今后稳定可靠地运行，横向刚度值偏大，刚度值正常运行损失胶带不宜出现塌管，但对托辊正压力大，胶带与托辊之间的摩擦力增大，对带强和电机功率有一定的影响；横向刚度值偏小，刚度值运行损失后胶带可能塌管。选取合理的横向刚度值非常重要。通过厂家对国内外管带横向刚度调研情况，并结合专家意见，经多方论证，锦屏管带横向刚度值取值范围为2000～2400g/75mm。同时，要求山西凤凰胶带有限公司在管带正式生产前进行生产性试验，并根据试验带生产检测资料，最终复核确定胶带横向刚度为2000～2400g/75mm。 （3）钢丝绳芯输送带每根钢丝绳的张力应该非常均匀，钢丝绳的粘合强度必须满足使用要求。钢丝绳芯输送带的安全系数在正常运转时不小于7。钢丝绳芯输送带的伸长率不大于0.2％。锦屏工程选用江苏法尔胜钢制品有限公司生产钢丝绳。 3.4 在总体设计时，采取了以下具体设计保护管状带式输送机最重要的部件胶带 A、在标准管状带的基础上加厚了覆盖胶层厚度，提高表面的抗磨耗性； B、采用大转弯半径（最小R450m），减少胶带的弯曲应力，同时在水平弧段按照0.5倍标准托辊间距布置六边形托辊组，使胶带在水平转弯段平滑过渡，不出现明显折线； C、适当加大头尾过渡段的距离，减少胶带边缘的过渡张力； D、采用聚氨酯材料的清扫器和导料槽，保护胶带免受刮伤。 E、设置了防止胶带嵌入托辊间隙引起的损坏措施，主要措施有①专用托辊间的间隙在理论上按零间隙设计，安装时不超过1mm；②在转弯部分每隔34个窗式框架，在胶带的搭接位处的两个专用托辊间加一个专用托辊，使胶带边不能到达两专用托辊的间隙处，从而完全有效的防止胶带嵌入；③在转弯部分，间隔6组设置平底尖底组合型托辊；④在头尾过渡段最后成形托辊组采用平底尖底组合型托辊。 4 管带机施工 4.1 103＃、106＃管带机安装工艺流程 管带机运输机土建、金结制安、机电等施工与普通胶带机无大的差别，其主要施工流程为施工准备→二次倒运、堆放、保管→基础尺寸复核→张紧装置安装→头部过渡桁架安装→普通桁架安装→弧段桁架安装→滚筒安装→胶带安装→附件安装→电气安装→试运转。 4.2 各部件安装工艺 （1）桁架的安装 在桁架组装好以后，用叉车将桁架叉运至基础上，用水准仪找正后进行与基础的焊接。 （2）滚筒安装 a）检测滚筒的有关尺寸，同时测量与滚筒轴承座相连接的滚筒支架的尺寸，并作出记录； b）滚筒安装后测量滚筒垂直中心线与输送机中心线偏差≤2mm； c）滚筒安装后测量滚筒轴线与输送机中心线的垂直度； d）滚筒安装后测量滚筒中心线与水平面的平行度≤1.5mm。 （3）胶带安装 a）在将胶带卷放到事先准备好的支撑架上前要仔细确认胶带的面层和底层。 b）在安装工程中应细致小心，防止损坏，弯曲和颠倒胶带。 c）在用绞车牵引胶带时，应一直观察整个胶带在窗式托辊组内的成型、扭曲情况。出现扭曲后应暂时停止安装，即使纠正后恢复。 d）在导入胶带裹成圆状时，在即将重叠的胶带部位应撒上滑石粉。 （4）其它部件的安装 清扫器的安装 按图纸要求将头部清扫器安装于头部，使清扫器刮片与胶带的接触长度不小于90％。 根据胶带机的规定在头尾部各装一组空段清扫器，将其橡胶刮板防于胶带回程带面上，将其焊在机架上。 （5）按照设备图，将各溜槽按规定位置安装。 4.3 胶带接头的安装 胶带接头质量的好坏是管带机能否正常运行的关键，锦屏工程管带机接头采用硫化法二阶（二段）搭接胶接接头，接头胶料平直，可以保证接头强度不小于带强的80﹪。在实际施工中凤凰胶带生产厂家专业技术人员现场进行技术指导。 两阶法接头钢丝绳搭接示意图 输送带的供货长度一般按每卷300400m，接头数量最少，但是由于103＃和103＃胶带安装施工是在隧洞内进行，300m一卷重量达18000kg，将无法进行运输吊装及放胶带，因此锦屏工程更改为200m一卷，103机接头数量为17个，106胶带接头数量为13个，共30个接头。 管带机胶带硫化接头工艺流程为 （1）安放硫化机和接头操作所需工作平台； （2）在接头部分找出中心线，垂直线、角度线、角度为0（或16.7）； （3）接头部分按照胶接长度，接头方式、分段画线； （4）切割接头部分的边胶料剥去过渡区； （5）剥离输送带覆盖胶； （6）剥离输送带反面覆盖胶； （7）切割钢丝绳与绳之间的芯胶（或专用的剥皮机，剥出每根钢丝绳）； （8）打磨过渡区； （9）打磨钢丝绳芯（注不许磨伤钢丝绳）； （10）使用专用的清洗剂，对钢丝绳进行清洗； （11）按照接头数据制作接头的下覆盖胶、横向加筋、芯胶； （12）在接头部分找出中心线，摆列钢丝绳； （13）制作接头，剪切钢丝绳，按照标准搭接，填充胶条； （14）制作接头边胶，整理钢丝绳芯，检查尺寸，检查填充质量； （15）按照接头数据，制作接头上层覆盖胶，芯胶，横向加筋，滚压排气； （16）切割多余的边胶，整理接头； （17）恒温硫化； （18）待温度自然降5060℃时，拆除硫化机，检查接头，切除毛边。 103胶带上架、硫化安装施工时段2008年12月8日2009年1月16日，硫化接头计17个。接头采用两阶（二段）搭接方式，搭接长度1.95M,硫化时加热至145℃，加压至1.6MPa,保温二小时左右，然后自然冷却至5060℃后，拆除硫化机。 106胶带上架、硫化安装施工时段2008年11月3日2008年12月1日，硫化接头计13个。接头采用两阶（二段）搭接方式，搭接长度1.55M,硫化时加热至145℃，加压至1.6MPa,保温二小时左右，然后自然冷却至5060℃后，拆除硫化机。 5 结语 经过近一年的设计与施工，自贡机械锦屏项目部于2009年3月103胶带机和106胶带机及其它普通胶带机顺利进行单机调试。2009年4月25日至5月底进行全线空载调试，各种主要工况运行正常。并于6月6日开始长胶带机负荷调试,顺利完成输送大石、小石共3272吨。