喬治忠，劉利波，曹艷軍

(神華準格爾能源有限責任公司 選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300)

管狀帶式輸送機的應用范圍較寬，主要用于煤炭、礦石粉、粘土、粉煤灰、濾塵、石灰石和糧食等散狀物料的輸送[1]。近幾年來，由于管狀帶式輸送機技術的快速發(fā)展，尤其管狀帶式輸送機垂直輸送和小曲率半徑轉(zhuǎn)彎技術已趨于成熟，因此長距離管狀帶式輸送機更具有廣闊的應用前景。

1 黑岱溝選煤廠概況

黑岱溝選煤廠管狀帶式輸送機系統(tǒng)未建之前，矸電公司所需燃煤主要通過卡車，從黑岱溝露天煤礦選煤廠或外購地運至矸石電廠儲煤場。為更好地完成配煤生產(chǎn)作業(yè)，充分利用低質(zhì)劣煤，同時進一步降低運營成本，改善生產(chǎn)作業(yè)條件，提高生產(chǎn)效率，增加輸煤生產(chǎn)作業(yè)的可靠性，選煤廠于2012年6月4日開工建設管狀帶式輸送機輸煤系統(tǒng)，后因征地受阻，工期延誤，直至2018年3月27日輸煤系統(tǒng)才開始試運行。如圖1所示，廠外輸煤膠帶系統(tǒng)起點是黑岱溝選煤廠，終點是矸電公司，總長度為4 476 m，設計規(guī)模為7.60 Mt/a，額定處理能力1 700 t/h。

圖1 長距離管狀帶式輸送機橫跨鐵路環(huán)線

該輸煤系統(tǒng)包括四部分：黑岱溝選煤廠配取煤系統(tǒng)、管狀帶式輸送機系統(tǒng)(全段4 182 m)、儲煤系統(tǒng)(2×1萬t筒倉)、矸電公司廠內(nèi)供煤系統(tǒng)。管狀帶式輸送機系統(tǒng)跨越三條鐵路、一條國道(G109)及一條高速公路(榮烏G18)，其中頭尾部高差58.4 m；膠帶成管后公稱直徑0.5 m(原始帶寬1.9 m)，帶速4.5 m/s，牽引總功率4×800 kW；驅(qū)動方式為頭部3臺6 kV變頻電機，尾部1臺6 kV變頻電機。

2 管狀帶式輸送機應用情況

2.1 結(jié)構(gòu)特點

管狀帶式輸送機主要由輸送帶、滾筒組、托輥組、驅(qū)動裝置、逆止器、制動器、張緊裝置、清掃裝置、鋼結(jié)構(gòu)、導料槽、頭部護罩及漏斗、緩沖托輥及各種安全保護和指示裝置等組成(圖2)。帶式輸送機成型處采用六邊形帶式輸送機專用托輥組，在管帶成型處的托輥組選用十二邊形帶式輸送機專用托輥組，為了保證膠帶順利成型，在十二邊形托輥組前，另外還設置了角度可調(diào)的導向托輥和糾偏托輥。

圖2 管狀帶式輸送機截面示意

管狀帶式輸送機是在尾部受料段后由平形變成槽形，槽形逐漸過渡后卷成圓管狀。在運輸管段中，膠帶被六邊形布置的輥子定型裹成圓管。當?shù)竭_頭部時膠帶逐步過渡，由圓管形狀變成深槽形，槽形在頭部滾筒處卸料。膠帶的回程段可以采用圓管狀、平行或V形返回[2]。

2.2 主要技術參數(shù)

管狀帶式輸送機主要參數(shù)如表1所示。

表1 管狀帶式輸送機主要參數(shù)

2.3 應用特點

管狀帶式輸送機除了具有與普通帶式輸送機運輸耗能低、運輸成本低等特點外，在運輸、安裝方面還具有以下特點：

(1)物料密閉輸送。物料被包圍在管狀膠帶內(nèi)運輸，不會散落飛揚，也不會因刮風、下雨而受到外部環(huán)境的影響。這樣既避免了因物料的撒落而污染外部環(huán)境，也避免了外部環(huán)境對物料的污染，從而保證了管狀帶式輸送機運輸沿線干凈、整潔，尤其適合長距離跨越公路、鐵路等重要設施的物料輸送任務。

(2)沿空間曲線布置 。由于膠帶被6只托輥強制卷成圓管狀，不會出現(xiàn)普通帶式輸送機的跑偏現(xiàn)象。管狀帶式輸送機可實現(xiàn)立體螺旋狀彎曲布置，減少輸送長度，節(jié)省空間位置，降低設備成本。一條管狀帶式輸送機可取代一個普通膠帶輸送機運輸系統(tǒng)，可節(jié)省轉(zhuǎn)運站造價和多驅(qū)動的成本，且可減少故障點[3]。

(3)大傾角輸送 。由于膠帶形成圓管狀，物料在圓管內(nèi)強制成形，物料與膠帶之間的摩擦系數(shù)要比普通帶式輸送機大，因此可實現(xiàn)大傾角輸送[3]。向上輸送時理論最大傾角達25°～30°，向下輸送時可達20°～25°。黑岱溝選煤廠廠外圓管帶式輸送機系統(tǒng)所經(jīng)之處地形起伏較大，侵蝕作用劇烈，樹枝狀沖溝極為發(fā)育，沖溝為V字型，窄而深，溝壁陡峭，導致運輸系統(tǒng)縱斷面起伏較大。系統(tǒng)共設10個坡段，最大縱坡為21.197%。

(4)安裝占地面積小。在相同輸送量的情況下，管狀帶式輸送機圓管部分的橫斷面寬度只有普通輸送機的2/3～1/2左右，因此管狀帶式輸送機受地形限制較小，可以沿地形靈活布置。在長距離輸送的情況下，可大大降低棧橋費用。

(5)多向轉(zhuǎn)彎。上下膠帶形成的管狀膠帶，在運輸過程中最小轉(zhuǎn)彎半徑30 m(管帶直徑100 mm)、最小60 m的距離內(nèi)可實現(xiàn)360°水平或傾斜空間變向運輸，可以滿足不同地形地勢的運輸[6]。

3 管控過程中存在的難題

(1)由于膠帶機全程4.2 km，巡檢人員有限，步行巡檢范圍很大，造成巡檢效率非常低。

(2)設備全程約有2 700組托輥，每組12個托輥，托輥總數(shù)約為3.2萬余根，巡檢設備多，相對工作量較大。

(3)雙層管狀帶式輸送機架遠高于正常人身高，人員只能在設備一側(cè)進行巡檢，因此單程巡視無法滿足對設備的全方位巡視檢查。

(4)膠帶機系統(tǒng)轉(zhuǎn)動設備，如托輥、滾筒、驅(qū)動裝置等損壞發(fā)熱的檢查過程中，人員肉眼無法第一時間識別膠帶及運行情況。人工巡檢所觀察到的空間位置有限，無法全方位觀察設備的狀態(tài)，尤其無法及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場運轉(zhuǎn)設備的發(fā)熱情況。在遇到雨雪大風等惡劣天氣時，巡檢工無法到達現(xiàn)場。

(5)目前，我國正在使用的圓管帶式輸送機，由于其自身特點，輸送機沿線均沒有設置消防設施，只在機頭和機尾處設有消防設施。對此，國家目前也沒有明確的規(guī)程規(guī)范要求。

(6)管狀帶式輸送機系統(tǒng)所經(jīng)之處地形復雜，有的地表坡度過大，很難沿帶式輸送機修建維修道路。帶式輸送機大部分為棧橋通過，且沿線一側(cè)均留有檢修通道，因此只考慮在圓管帶式輸送機大角度轉(zhuǎn)彎處利用既有道路作為輸送機日常養(yǎng)護與維修的通道。

長距離的管狀帶式輸送機對人員的維修及檢驗造成很大負擔。由于設備具有的特點，導致設備運行風險較大[4]，因此亟需采用技術先進、安全可靠的技術對管狀帶式輸送機進行全方位的巡檢，以保證設備安全，杜絕發(fā)生設備事故。

4 技術研究方向

為解決長距離管狀帶式輸送機生產(chǎn)管理存在的難題，亟需研究開發(fā)全方位巡檢技術，建議對長距離管狀帶式輸送機的管控開展專項研究[5]。全方位巡檢技術項目研究的內(nèi)容主要包括：

(1)沿管狀帶式輸送機布置的智能機器人巡檢系統(tǒng)。通過在管狀帶式輸送機兩側(cè)安裝導軌機架，安裝“智能巡檢機器人”，實現(xiàn)噪聲收集、管狀帶式輸送機底托輥感溫、膠帶撕裂監(jiān)測、位置鎖定及視頻監(jiān)控等功能。通過機架下方鋪設的電纜傳輸信號。通過單獨的控制模塊對“智能巡檢機器人”進行速度調(diào)節(jié)，達到對膠帶區(qū)域故障的精確判斷，跟蹤膠帶的運輸速度，對故障點進行圖像采集。

(2)無人機定速巡檢系統(tǒng)?？蓪⒓t外感溫無人機設置在距離管狀帶式輸送機一定高度的空中索道上，從管狀帶式輸送機上方對托輥溫度進行熱成像探測，可避免停機前由于巡檢不到位，停機后燒紅的托輥引起火災，造成經(jīng)濟損失。

(3)中央信息處理平臺。中央信息處理平臺負責收集智能機器人巡檢系統(tǒng)和無人機定速巡檢系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)，通過圖像直觀地在中央顯示屏上顯示管狀帶式輸送機的概略圖，顯示相應的監(jiān)測參數(shù)以及報警信息。中央顯示屏顯示分區(qū)域的管狀帶式輸送機現(xiàn)場概況，并且通過現(xiàn)場監(jiān)視器調(diào)出管狀帶式輸送機支架等重點部位圖像。中央信息處理平臺可以對管狀帶式輸送機兩側(cè)的智能巡檢機器人進行速度調(diào)節(jié)，指揮智能巡檢機器人對特定位置進行拍照取證。

5 建設安裝注意的問題

長距離管狀帶式輸送機運輸管理應在以下幾個方面進行重點關注，從而避免其“帶病”運行，以減少重大安全隱患。

(1)各處轉(zhuǎn)載站配電室保證安全運行，避免發(fā)生跳電等故障，避免管狀帶式輸送機經(jīng)常重載啟停，以減少驅(qū)動滾筒包膠開裂和輸送帶損傷、影響設備使用壽命等問題。

(2)保證轉(zhuǎn)載站配電室PLC通訊暢通，保證機尾和機頭PLC正常通訊，不影響正常啟機。

(3)在嚴寒地區(qū)，必須設計防凍液系統(tǒng)，避免冬季天氣寒冷造成管狀帶式輸送機輸送帶僵硬無法彎曲、煤塊結(jié)冰、粘輸送帶等問題。

(4)保證機頭、機尾的消防泵處于可用狀態(tài)，保證管狀帶式輸送機中部主要檢修道路暢通，保證消防車能及時趕往現(xiàn)場。

(5)保證管狀帶式輸送機全線照明燈具安裝可靠，保證夜間能正常巡視。