向家坝骨料运输系统

向家坝水电站骨料运输线下行胶带运输机的 工作原理和施工工艺 孙军汉 高扬 (中国水利水电第七工程局有限公司五分局 四川彭山 620860 ) 摘 要：向家坝EL310、EL300拌和系统的骨料运输均采用胶带机供料线进行运输，受成品骨料堆场与拌和系统相对高差控制，供料线胶带机多为下行胶带机， EL310拌和系统率先安装并成功运行了两条下行胶带机，为向家坝电站后期下行胶带机的安装运行提供了施工经验，也对今后下运胶带机在水电行业的推广和使用具有一定的参考价值。 关键词：骨料运输线 下行胶带机 工作原理 施工工艺

1、引言 在水电工程施工中，常见的是水平或向上运行的胶带运输机，向下运行的胶带运输机非常少见。但在某些场合，由于工程现场的特殊性，不可避免地会用到向下运行的胶带运输机，而下运行胶带机最关键的是要处理好紧急制动及制动飞车的问题，解决这些问题最可靠的是使用盘式制动器。向家坝水电站骨料运输线供料系统中的胶带机就以下行胶带机为主，本文以向家坝EL310混凝土生产系统骨料运输线下行胶带机为例简要阐述下行胶带机在实际生产过程中的应用。 2、工作原理 下运行胶带运输机在正常运行必须杜绝的三种状态: 杜绝骨料比胶带机快，确保运行与起、停车无骨料滚落； 杜绝滚筒比电机快，及过载情况下的飞车； 杜绝胶带比滚筒快，及通常情况下的飞车现象。 而这里面最重要的就是制动器及控制系统的选择与运用。本下行胶带机采用盘式制动方式，采用的盘式制动器型号为KZP-φ1000。分别装配在传动滚筒连轴器对端，使其制动平稳。在运行飞车时，通过电气控制系统，最后通过盘式制动器刹车动作，使胶带机运行速度恢复到额定带速。 （1） KZP系列的盘式制动器主要技术技能 a、 与电控装置配合，使带式输送机的停车减速度保持在0.1-0.4m/s2; b、系统突然断电时，仍能保证带式输送机平稳地减速停车； c、 与电控装置配合，在有载工况下起动带式输送机时，具有平稳起动性能； d、液压控制系统采用液压自动反馈控制，工作可靠性高。 （2） KZP系列的盘式制动器工作原理 图1是盘式制动装置在系统中的布置示意图。它主要由制动盘7和盘式制动器（8，9，10）组成。为避免制动中产生火花，须限定制动盘的线速度。通常制动盘应与减速器的某一低速轴相连。也可以直接制动滚筒实现各种工作制动。 盘式制动装置的制动力是由闸瓦10与制动盘7摩擦而产生的。因此调节闸瓦对制动盘的正压力可改变制动力。而制动器的正压力N的大小决定于油压P与弹簧8的作用结果。 带式输送机正常工作时，油压P达最大值，此时正压力N为0，并且闸瓦与制动盘间留有1-1.5mm的间隙。即制动器处于松闸状态。当带式输送机需制动时，控制系统控制液压站泵电机停电，电液控制系统将按预定的液压自动调节方式减小油压以达到制动要求。 （3） 液压控制系统工作原理 液压站主要用来根据系统工作的要求，调节进入制动闸的油压P大小以达到改变制动力矩的目的。液压控制系统原理如图2所示。 a 松闸过程 电控系统接受到松闸指令后，起动泵电机3，液控阀9自动推到工作位，油压P逐渐上升，蓄能器7充液，直至达到溢流阀10的设定压力；与此同时，制动力矩减小，带式输送机将在负载带动下缓慢起动。或由主电机直接按要求起动带式输送机。 B 正常工作 带式输送机稳定工作时，制动器中的油压达到设计值，制动器保持松闸。 C 正常制动、紧急制动与系统突然断电 当带式输送机接受到停车指令后，控制系统停泵电机3，液控阀8复位，由于安全阀10的作用，液压回路中的油压快速降到贴闸皮位置，然后油压按调速阀和蓄能器的联合作用，

1— 电动机；2—联轴器；3—牵引体；4—滚筒； 5—联轴器；6—垂直轴减速器；7—制动盘；8—弹簧； 9—活塞；10—闸瓦；11—油管 图1 制动装置布置图

D去制动器 1-粗滤油器; 2—油泵; 3—电动机; 4—单向阀; 5—精滤油器; 6—蓄能器; 7—压力表; 8—液控换向阀; 9,10—溢流阀; 11—调速阀 图2 液压控制系统原理图 油压自动反馈减小，使带式输送机停车减速度保持在0.1-0.3m/s2，直到带式输送机完全停止。 3、工艺流程及操作要点 (1) 下行胶带运输机工艺流程 配置盘式制动器的下行胶带机能通过PLC将各路模拟信号和开关信号按设计程序进行扫描处理后，驱动输出电路完成各种胶带机运行控制和保护。 a 启动控制： 电控装置的起动与工作程序框如图3所示。 开机前必须按起动车预告电铃以发出开车警示。在起动预告结束后，按启动按钮（当各种保护正常）液压泵启动，油压增大，制动力矩减少，直到闸打开。在此过程中电动机的送点分两种方式：松闸过程中，当电动机在外载拖动下转速达到同步转速时，电动机自动送电，即同步起动；当制动闸使用油压反馈时，检测到闸已打开，电动机立即送电。

图3 自动开机程序流程 b 停车控制： 停车过程如图4所示。

开车指令 预 告 保护正常 拒启动

制动泵开，电磁阀带电

N

Y

闸 开 转速同步 N N 主电机开 启动结束 图4 自动停车程序流程 c 紧急停车控制： 当控制系统接受到下列信号之一时，实施紧急停车控制。停车过程如图5所示。  输送机出现常规故障  输送机或电动机超速  制动油压欠  油泵电机或主电机突然失电  人为按动紧急停车按钮  后台设备停止（有连锁控制时） 当系统发生故障停车后，在故障排除重新开车前必须按故障解除按钮一次方能重新开车。

停车指示 制动泵停，电磁阀断电

制动闸开 延 时

主电机停 停车结束

N Y

紧急停车 制动泵停，电磁阀断电 延时2S 主电机停 停车结束 图5 紧急停车程序流程 (2) 下运行胶带机运行及维护要点 a 解决胶带跑偏问题 胶带机在调试运行中跑偏严重，尤其在重载调试运行时，最大跑偏值偏离胶带中心约0.5m，对胶带磨损严重，并严重危及运行人员安全。通过增加挡辊、压轮和强制跑偏调心托辊等改进措施有效地解决了胶带严重跑偏问题。 b 胶带机转速控制问题 针对运行过程中由于该皮带机始终处于发电工况，且运输量大（2000t/h），制动力矩巨大。为保障下运胶带机的安全运行，在运行过程中出现飞车时，通过电气控制系统，在胶带机中段装设测速传感器，最后通过盘式制动器刹车动作，使胶带机运行速度恢复到额定带速。 c 制动器的维护 ① 闸瓦间隙不得大于2mm，当间隙超过规定值时，需进行调整；闸瓦磨损量达5mm以上时，应及时更换闸瓦； ② 制动面与制动闸瓦表面不应有明显的划伤，否则应进行平整处理； ③盘闸制动力是由碟弹簧产生的，因此必须加强对碟簧的检查和维护； ④ 更换新制动器前必须对其进行清洗，并将滑动表面涂一层润滑油，要特别注意碟簧的装配方向。 d 液压站的维护 ① 空气的排除 从液压站到盘式制动器连接的油管及制动油缸内部不许留有空气。安装后第一次向制动油缸充油时，油压不宜过高，约在0.5-1.0Mpa即可。充油前，将所有油缸上排气螺钉拧松，由于制动缸位置较高，管子内的空气在压力油作用下均被挤入制动油缸，并从排气螺钉排出，直到有压力油冒出时，表明气体已排尽，于是将排气螺钉拧紧。在机器运转一定时间后，还可能有少量空气侵入，所以当发现松闸时间较长时，应进行排气。 在维护运转中除了及时排除空气外，还要根据空气进入液压站的不同原因，注意防止空气的进入。空气从油箱进入液压站的机会较多，例如油箱中油量不足，油泵吸油管浸入油中太短，在吸油口处形成旋涡，容易将空气吸入油泵；油泵吸油管和系统回油管在油箱中靠的太近，回油飞溅，搅成泡沫，也容易使油泵吸入空气。因此，应经常检查油箱中的油面高度，保持油箱中有足够的油量，在工作过程中油液会有耗损，需要及时补充新的油液。此外，如果系统中密封元件不好，管接头以及液压元件接合处的螺钉拧的不紧，外界空气都会从这些地方侵入，所以失效的密封元件必须及时更换。 (2) 油的质量对液压站的安全运转有特别重要的意义 在运转中要确保油的清洁，防止油液中混入杂质和污物。工作中应当经常检查和清洗滤油器，一般根据工作情况应定期换油，最多每半年应换油一次，当油面有大量泡沫及沉淀物时，油也必须更换，换油后，应当注意新油的温度，如油温过低，应当预热（可在换油后开动液压站油泵运转一段时间，待油温升高后再工作），以免影响液压站工作的稳定。 (3) 要保持油箱的油位在油箱有效高度的4/5左右。 (4) 对安全阀、溢流阀和比例阀中的调节手轮不要随便扭动，最好在调整正常后将其取下统一保管。 (5) 调速阀上的钥匙用完后须取下以防外人误调。 4、结束语 金沙江向家坝水电站右岸EL310m混凝土系统的骨料由马延坡砂石系统提供，从马延坡砂石系统到EL310m混凝土系统的Ⅱ号皮带运输线全长750m，提升高度为-130m，皮带下行倾角为-9~12度，这是水电行业前所未见的。由于该皮带机运行时始终处于发电工况，且运输量大（2000t/h），停机时制动力矩巨大，通过在该条胶带机上采用盘式制器很解决了下行胶带运输机常见的紧急制动、控制飞车及各条下运胶带机制动时间不一致等问题，不但保障了向家坝工程的正常建设，它还为今后下运胶带机在水电行业的推广应用积累经验，具有积极的意义。

作者简介： 孙军汉（1976-），男，黑龙江青冈县人，工程师，长期从事水电施工技术工作。 高 扬（1981-），男，湖南永州人，长期从事水电施工技术工作。