长距离胶带输送机是一种大运输量输送设备，具有输送连续、可靠、自动化程度高、设备维护工作量小、可与工厂总控制系统联网统一管理、输送线路按地形布置占有耕地少等特点；同时物料在运输过程中相对稳定，扬尘点少、对环境污染小。作为我国西部最大的新型干法水泥生产线，都江堰拉法基水泥公司坐落在四川省都江堰市郊蒲阳镇，石灰石矿山位于直线距离6km外的虹口乡，厂区和矿区均位于都江堰世界双遗产自，然保护区，为工程的建设带来了一定的难度。我院作为本项目的厂区工程设计和石灰石矿山工程总承包商，采用国际流行的交钥匙总承包方式承担了该项目建设。矿山输送系统的结构工程于1999年12月正式开工，2001年3月全线土建主体工程结束，2001年4月开始安装，2001年11月进入调试。2001年12月正式投入试运行，现已累计运行9个月，输送矿石60万t，已通过都江堰拉法基水泥公司的临时接管和200h性能考核，达到了设计的保证指标。
一、系统设计
1．线路选择
由于矿区的最高开采台段标高为1440m，最低开采标高1170m，工厂标高720。730m，矿山和工厂间最大高差达720rn，而石灰石矿山和生产工厂之间直线距离6km，中间跨越了白沙河、百果岗、llOkV高压线、滑坡体和多个村庄等自然地物、地貌，地形起伏大，十分复杂，矿山开拓和运输存在一定的难度。我院技术人员和拉法基集团里昂技术中心技术人员一起，通过宴地反复踏勘和路线选择，结合矿山地形条件和国内外的成功经验，经过多方案比较，一致同意矿山选择漓槽．溜井，平峒方案，经锤式破碎机破碎后粒度小于75mm的碎石经胶带输送机送人∮13m的碎石溜井，通过井底喂料机和长距离钢芯胶带输送机运输进厂。
在胶带输送机的线路选择时，既要使输送线路尽量为保证产品质量和产量，配备的自
动化程度技术水平最高，贴近地面、降低架空高度，又要防止挖方量太大，同时要保证皮带的升降角度控制在合理范围内，由于受地形和工程地质条件制约，最终选定的胶带输送机线路共有6个平峒和隧道，平峒（隧道）总长度2808m。石灰石输送系统从碎石溜井底
部板喂机转载溜子排矿口起，到厂区围墙以内的卸矿平台止，共分为l号、2号、3号共3条输送机，中间设有4个转载站房，站房内布置有转载设施（如溜子、缓冲仓、给料机）、除铁器、计量秤和转载点除尘器系统。胶带输送系统纵断面设计力求降低架空高度，同时控制隧道长度。
1号输送机起点在溜井中心以远ll.lm，终点为2号站转载漏斗中心，1号胶带的驱动放在尾部平峒内，从长997.3m的平峒穿出，下行运输到2号转载站，全长I631.43m，竖曲线包括1段凸弧和1段凹弧。
2号输送机起点在2号站转载漏斗中心以远3m，终点为3号站转载漏斗中心；2号胶带穿越复杂地形最多，跨越白沙河，穿过5段隧道，全长3905 .72m，竖曲线有Il段，其中凸弧6段，凹弧5段。
3号输送机起点在3号站转载漏斗中心以远2m，终点为工厂转载漏斗中心。3号带较短，全长480.3m．穿过2趟llOkV高压线，由于高压线无法搬迁，使线路的布置难度加大，线路从水平段过渡到爬坡段的距离短，角度大，上行坡度为14.4260，因此该线路设计l段凹弧段。
2.线路设计
根据选定的输送线路和运行工况，输送系统的设计保证指标为：输送能力600t/h；带宽800mm;运行带速3.15m/s；输送物料石灰石(粒度0~75mm)；松散比重：1.45t/m3;纯运行时间：12h/d；运输不均衡系数1.15。
根据牵引计算，1号胶带正常输送时呈发电运行，反馈功率约140kW，特殊工况时出现电动运转，但持续时间很短；2号胶带中部最高，尾部次之，头部最低，正常运行呈电动工况，功率为211kW，白沙河一端上坡段满载而工厂一端下坡段空载时达最大功率642kW，特殊工况下出现负功，约一300kW，但时间短暂约150a；3号胶带为纯电动运行，停车后出现较大倒转力，需设置逆向制动。
根据上述工况，设计中l号胶带采取尾部单电机驱动、2号胶带采用头尾部三电机双驱动、3号胶带头部单电机驱动，配备德国FLENDER减速机，3条胶带输送机的主要设备配置情况见表1。
3．线路牵引计算
计算参数的选择是否合理，直接影响到线路牵引计算结果的可靠性和安全性，我们经
过综合分析和初步计算，选定的有关计算参数如下。
运行运转阻力系数0.03；制动运行阻力系数0.012；上托辊距离2000mm;下托辊距离6000mm；调心托辊距离100000mm;系统的启（制）动加（减）速度≤0.1m/a2；胶带安全系数根据拉法基的技术标准，胶带安全系数为10。
通过对3条胶带输送机的各种运行工况分析，计算出了各种工况下的不同结果，为系统设备的选择奠定了基础。牵引计算结果见表2～表4。
整个输送系统在各种工况下运转状态参数见表5_表7。其中不利工况①为上坡段满载、下坡段空载。不利工况②为上坡段空载、下坡段满载。
4．系统拖动和控制过程
全系统从各设备的启停制动、故障检测、各设备间和本系统与其前后相关的设备系统间的联锁操作，全部采用集中控制，具有较高的自动化控制水平，同时具有单台设备在需要时脱离系统单独运行和就地控制的功能，可以进行维修和调试工作。
为保证整个系统的正常运行和有效地管理，矿山设有一套完整的对胶带输送机的控制系统，集中在破碎站中控室进行监控，同时在厂区中控室也可以监视胶带输送系统的运行情况。控制操作系统采用流行的、工业标准的实时多任务操作系统，组态软件允许用户准确而方便地构成或修改系统配置，具有良好的开放性，允许用户运行自己编制的软件。该系统由操作站、现场控制站、胶带输送机智能保护装置、外围检测设备、开关站微机多功能保护装置等设备组成，实现胶带输送系统的设备和电力参数的集中监控和管理。在1号、2号、3号、4号胶带驱动站设有现场控制站，各现场控制站通过计算机网络连接，在中央控制室设电视监视器，以监视胶带运输系统各下料点的工作情况和平峒及隧道中胶带机的运行情况。
一、系统技术特点
1．输送速度较快
根据拉法基集团的要求，结合中国国家标准，我们选用了3.15m/a的胶带输送速度作为正常运行速度，改变了国内同类型、同规模胶带输送机采用宽带低速的习惯。初始启动速度设定值为0—1m/s。
2．托辊间距大
托辊作为胶带输送机的主要部件之一，其作用是支撑输送带、减少运行阻力、并使输送带的垂度不超过一定限度，以保证输送带的平稳运行，托辊的总重量约占整机重量的30%～40%，由于数量多，托辊的运行状况直接影响到输送机的正常运行和经营费用。因此托辊间距的确定合理与否，将决定托辊数量的多少。
胶带输送机的槽形承载上托辊间距为1200mm、回程下托辊间距为3000mm、摩擦调心托辊间距为20m，已广泛使用于煤炭、冶金、化工、建材等行业，成为了我国公认的设计、制造标准。而拉法基公司根据其自身的技术标准和工程使用经验，提出加大托辊间距减少托辊数量，节省胶带输送机的机械设备投资，我们在设计中根据胶带输送机的运行工况和线路布置的特点，通过充分地论证和可靠性分析，在满足拉法基技术标准和运行可靠的前提下，选择槽形承载上托辊间距为2000mm，回程下托辊间距为6000mm，摩擦调心托辊间距为100m，减少了托辊数量约20%。根据设计结果，托辊选用d108mm已满足工况要求，而我们采用∮133mm托辊，减少了托辊的转动次数，有利于延长其寿命。
3．拉紧装置自动化
由于长距离胶带输送机在启动、制动时为保证启动、制动力的传递所需要的拉紧力不
同，设计中采用液压自动拉紧装置，可按带式输送机不同工况的需要调整输送带张力，保证输送带有效地工作，避免输送带张力过大，影响胶带使用寿命，又可避免张力过小，使输送带与传动滚筒之间打滑、皮带跑偏等异常现象，还能降低胶带的需要强度。选用的拉紧装置性能参数见表8，该装置具有下列特点。
(1)根据需要任意预置输送机胶带的启动和正常运行拉紧力。
(2)响应快、张紧力自动变换，伸缩补偿迅速。
(3)具有断带停车功能，可纳入自控系统。
(4)结构紧凑、安装空间小、操作简单。拉紧系统由液压泵站、油缸、蓄能、控制箱构成，油缸通过动滑轮、钢丝绳与拉紧滚筒车相连。
4．胶带安全系数高
输送胶带的可靠性直接影响到整过输送系统的稳定运行，输送带的强度特性、伸长特性、抗冲击与撕裂性能等确定了输送带的安全性能，即通常所说的安全系数，中国的钢芯输送带安全系数一般在7～9之间，而我们在设计计算中充分考虑拉法基公司的技术规范和中国国家标准，输送带安全系数10，为胶带输送机的可靠运行提供了可靠保证。
5．完善的完全保护装置
打滑、跑偏、纵向撕裂保护装置以及线路双向拉线停车开关组成了胶带输送系统的胶带综合保护装置。这些装置各施其职，维持和保证了胶带的正常运行。同时，在各转载点转载溜子均设有料位计或物料检测装置，用以监测物料的流动情况，一旦发生物料堵塞或断料故障，监控系统能及时发出警报或停车指令。
(1)胶带打滑保护装置
打滑保护装置安装在传动滚筒附近，每台驱动滚筒均有一套，通过检测探头发出的胶带与传动滚筒（或传动滚筒与改向滚筒）的线速度信号间的比较判定胶带与传动滚筒间是否同步，按轻微打滑、严重打滑停车等工况设置报警信号，直接输入矿山控制系统。打滑量和报警停车延时时间均通过编程进行设定和调整。
(2)跑偏开关
在输送系统沿线，按照要求布置了胶带距偏开关，按输送工况设定跑偏报警信号和停车信号。当跑偏量为5%带宽时报警，达到10%带宽时发出停车指令；或按行程开关偏转角度分级：1级10°±2°、2级30°±2°进行报警。
(3)撕裂保护装置
输送机的给料点，尤其在溜井底部的重型板喂机卸料点，有可能由于物料中混入碎铁、井壁支护材料或因导料板安装不良而卡进大块物料，使胶带被刺穿，发现不及时便会被撕裂。
撕裂保护装置在国内外使用的种类较多，但效果均不十分理想，本工程采用拦索式撕裂保护装置，分别安装在3个转载点。同时l号胶带选用带横向抗裂纤维加强结构，形成对胶带的多重保护。
(4)双向拉线开关
输送机沿程按80m间距布置了双向拉线开关，作为巡检人员临时发现故障或危险迹象时发出急停信号的装置，每一个开关均可在两端40m内操纵停车，事故危险过去后，人工复位。采用人工复位目的在于确认故障排除。
(5)自动除铁装置
自动除铁装置配置于1号带尾部峒室内，采用悬挂式永磁除铁器，该除铁器由铁氧体永磁块及一条卸铁短胶带组成，短胶带机由电动滚筒驱动，该装置的额定悬挂高度250mm，最大吸铁高度300mm，吸铁能力O,I—25kg。
(6)液压调速制动器
作为一种下运发电运转制胶带输送机的主要制动装置，我们在1号、2号胶带的驱动部分安装了液压调速制动器，该装置由柱塞式变量泵、电液比例调速阀、比例控制器、限压阀、溢流阀、换向阀等组成液压控制系统，可以按需要设置系统停车（制动）减速度，使输送机按预定时间停车制动。同时可以用于长距离、大运量缓倾角或水平输送机中作限时停车装置。该制动器还具有在电网突然断电的情况下，也能按要求正常停车的功能，确保输送系统的安全工作。经过调试和试运行，该装置运行状况良好，达到了预期效果。
6．工程地质条件复杂
由于受地质构造的影响，输送系统经过的地段，出露的岩层以砂岩、粉砂岩、页岩、第四系粘土等为主。平峒（隧道）穿过的地层有石灰岩、页岩、砂岩地层和煤层，工程地质条件十分复杂，施工过程中，经常出现塌方、涌水、冒顶等情况，同时在百果岗隧道的施工过程中，出现了大量的瓦斯气体，为隧道的掘进增添了额外的难度；地表多处为软弱岩层，风化严重，地耐力差，地基处理难度大。通过制定合理的施工方案、科学组织施工，克服了涌水、塌方、瓦斯气体等灾害性事故的发生，保证了整过输遗系统结构工程的顺利进行。
7+露天化钢结构皮带输送机走廊
全长6km的输送机廊架空部分采用开敞式钢结构，仅设彩色压型钢板皮带机罩防护。当架空段跨度≤12m时采用钢管结构；当12m<架空段距度L≤25m时采用开敞式钢桁架结构，架空段跨度> 25m时采用封闭式钢桁架结构，镀铝锌彩色压型钢板围护，架空段人行通道采用镀锌钢格板。胶带输送机廊改变了传统的钢筋混凝土结构型式，减少了混凝土结构，节省工程投资，同时全钢结构的输送机走廊采用协调的色彩，与周围的自然景观融为一体，和风景区形成完美的结合，成为一道独特的风景线。
三、设备配置
为保证整个系统运行工况趋近理想，在机械设备、电气设备、胶带、辅助设施的选择上，既保证技术先进、性能优良、质量可靠，又确保有完善的售后服务体系。
1．机械设备
1号机和2号机均为下行布置，但因运距和高程的差异使其运行工况形成反差。正常运行时1号输送机呈发电状态，1号输送机在系统意外断电时，将有自行下滑失控飞车的可能性存在；2号输送机呈电动状态，但在特殊工况下电网失电亦有飞车危险；3号输送机为上行布置，停机后有倒转的趋势。1号机和2号机在各自的不同区段内如果载荷间断或不均匀时，会出现各种不同工况，设计或管理不当，都将导致事故的发生。
机械设备配置的原则就是要尽力保证上述情况将要出现时，系统能通过自身的功能，避免事故发生和扩大。
为保证输送系统在紧急情况下的安全运行和停机，l号机与2号机的尾部每台驱动机均配置有2套制动器（即YWZs液夺推杆制动器、YZQ液压调速制动器），3号机配置有l套YWZ5液压推杆制动器和带有内置非接触式逆止器的减速器。
为防止物料粘结在胶带表面形成粉料堆积，引起胶带的强烈磨损和跑偏，每条胶带均设有清扫器，预防回程胶带将异物带人滚筒；并在1号、2号胶带机上配有翻转装置，使胶带在回程时，承载面翻转向上，使下托辊与干净面接触，减轻托辊和输送带的磨损，增加输送带寿命；翻转装置由4个滚筒、两组可调倾角的橡胶圈式托辊组及一对相同托辊组成的夹辊构成，每条输送机布置两组，结构完全一样。
胶带输送机的正常运行离不开拉紧装置的保护，特别是1号、2号胶带输送机距离长、运行工况复杂，要在不同的工作状态提供相应的拉紧力，没有良好的拉紧系统，无法保证输送带在传动滚筒的摩擦传动、弹性伸长要求的拉紧行程、垂度限制等需要，对整个系统的正常运转带来不利影响。因此，1号、2号机均配置有液压自动拉紧装置，3号输送机由于输送距离短，采用重锤拉紧方式。
压带轮设在某些凹弧区段的两端和中间适当位置的承载面上方，用以预防非正常工况下，空载弧段胶带张力剧变时可能产生的漂带现象，正常运行时并不接触胶带。
2．自动化控制水平
机械设备的可靠运行，需要通过电气控制系统来完成，全系统从各设备的启停制动、故障检测、设备间和本系统与其前后相关的设备系统间的联锁操作，全部采用集中控制，具有较高的自动化控制水平。矿山输送系统的整个控制过程与工厂的中央控制室联网，在中控室随时能掌握系统的运行情况。同时单台设备在需要时可以脱离系统单独运行和就地控制，进行维修和调试。从系统的可靠性、安全性、兼容性、可扩展性和开放性出发，在设备的选择上，我们要用招标形式确定硬件设备和软件设备供货商，经综合比较并结合工程的具体情况，最终选择了施耐德电气、ROCKWELL．自动化、E+H仪表、HONEYWELL、VICON及国内知名企业的产品，形成了完整和实用的矿山电气系统。
四、安装调试与试运行
系统于2001年4月开始安装，安装过程中由于受到雨季的影响，造成已安装设备的局部锈蚀和运转不灵，在采取积极的修复措施后，于2001年Il月开始单机调试。2001年12月进行带负荷调试和试运行，到目前为止，已通过性能测试的考核，累计输送矿石60万t，输送系统达到设计要求。在调试过程中，输送能力从100一700t/d、输送速度从1—3 .15 m/s逐渐增加，按设定的工况参数分时段运行，达到了预期的目的。但在调试过程中也相应出现了个别问题，经过调试和改进后，保证了整个系统的正常运行。调试中存在的问题主要表现在以下几个方面。
1．空负荷试车和试运转时1号胶带输送机跑偏
2001年12月在空负荷试车时，1号胶带输送机出现严重跑偏现象，在驱动装置起动约5 min后，开始距偏，顺着时间的延长，跑偏越来越严重，致使保护装置动作，造成故障停机。经过反复观察和分析，我们认为空负荷调试时，排除胶带接头影响外，引起胶带输送机跑偏有以下几个因素。
(1)胶带初始硬度过大
1号胶带加入了横向纤维增强防撕裂性能，但同时增大了胶带硬度，使胶带的初始成槽性能差，容易跑偏，加之个别胶带接头处中线重合度稍差，造成无规律左右跑偏。经调整，目前已正常运行。
(2)调心托辊调心效果差
系统选用摩擦式调心托辊，在使用中效果不理想，其主要原因是摩擦块压簧弹力不合适，弹力过大则托辊不动，使胶带过度磨损；弹力过小则不能推动托辊架进行调心。另外，托辊中轴承不灵活，有的根本起不转动，丧失了调心功能，对调心效果有影响。
(3)物料偏载
喂料设备的头部和胶带输送机之间有一个较大的非标准卸料溜子，其内部空间较大，物料冲击到溜子的缓冲挡板上，改变了物料流向，到达腔带输送机时不能对中，而且料流不稳定，堆放不均匀，这种状况在输送粘湿性物料的雨季较严重。胶带偏载必然跑偏。跑偏严重时调心托辊根本起不到作用。我们在下料溜子的结构上提出了整改措施，调整物料的运动轨迹，规范物料转载状况，使物料落到胶带的中心线上，克服由于下料原因引起的胶带跑偏。
(4)物料粘附滚筒
物料中含水分高的粘土多，在转载过程中由于撒料或清扫不彻底，物料粘附在滚筒上，使少数滚筒直径变化，影响胶带的运行状况。
(5)托辊转动不灵或不转动
经过约3个月的试运行后，发现少数托辊尤其摩擦式调心托辊的单侧辊子不转动或间断转动，使胶带在托辊上的局部摩擦阻力加大，胶带的磨损加大，增大了胶带跑偏的几率。通过分析发现，由于托辊安装的时候正值雨季，少数托辊安装完成后未及时采取防雨措施，雨水对托辊造成了一定影响，托辊有局部锈蚀的现象；极少数托辊由于制造原因，使轴承过早失效，致使运转呆滞咬死。
2.2号胶带尾部一度被压死
2号胶带由3台电机头尾驱动，头部1台电机的任务是在承担部分功率之外，启动时还要保持上胶带的足够张力，使上胶带任何区段不致松弛。试运行中发生过一次尾部压死事故，2号带按程序启动时，尾部突然上带松弛，托辊间胶带下垂，物料从两侧大量散落，在张力较小的1号隧道下口白沙河上空处尤为严重，接连5个间距的胶带下垂度达700mm，上托辊间的物料全部泻人白沙河中，胶带无法启动。经反复操作，在减少给料量并加大变频器启动转矩后，几次缓慢拖动，直到重载段拉上山顶，故障方才消除，同时在运行初期发生过一次头部驱动电机烧坏的事故，分析两次事故的原因，一是电机本身出力不足，二是胶带面上物料量超标；对故障电机修复完毕并对系统参数进行调整后达到了正常运转状态。
五、结束语
优化的系统设计和完善的调试工作，为整个系统的稳定运行奠定了坚实的基础。都江堰拉法基水泥公司矿山工程长胶带输送机投入运行后，达到了预期的设计指标，保证了矿石的连续输送。
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