梨园厂房深槽式皮带机结合负压溜槽混凝土＜?xml:namespace prefix="o" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:office"＞＜/?xml:namespace＞

水平运输系统设计与应用

李晓光  邬成远  崔征轩

摘  要  高速深槽式皮带机和负压溜槽联合输送系统是一种新型混凝土运输入仓系统，它成功地解决了高山狭谷地区两岸陡峭、不利于修建汽车道路或水平运输距离较远等混凝土入仓运输问题。   高速深槽式皮带机和负压溜槽联合输送系统，工艺先进、简单，其设备占地面积小，输送快捷，设备费用低，维护方便，便于管理，减少了混凝土周转次数，提高了混凝土的入仓强度及其质量。它对加快水电站施工速度，缩短施工周期起到了极大的作用，具有良好的社会效益和经济效益。因此，其应用前景十分广阔。

关键词  深槽式皮带机  负压溜槽  混凝土运输系统  设计  应用

1  概述

梨园水电站位于迪庆州香格里拉县与丽江市玉龙县交界河段，是金沙江中游河段规划的第三个梯级电站。电站装机容量2400MW（4×600MW），厂房土建及金属结构安装工程为我局承建项目，同时也是我局目前承建的单机装机容量最大的项目。本项目厂房土建结构混凝土为43.6万m³，施工平均强度为2.0万m³/月。

针对梨园厂房厂后边坡坡比及左岸拌和系统布置在左岸厂后边坡上部坝顶公路的特点，如采用常规运输方法，运距远（约＜?xml:namespace prefix="st1" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags"＞3.2km），难以满足厂房大体积温控混凝土高强度、大规模及有温控要求的运输需要。通过在左岸布置负压溜槽和深槽式高速皮带联合运输系统，较好的解决了这个技术难题题，同时也节约了运输成本，具有显著的经济效益。＜/?xml:namespace＞

2  混凝土水平运输方案选择

本工程充分利用拌和站布置在厂房后边坡顶部这一地理优势，对混凝土运输方式进行比选：

（1）由于厂房混凝土工程量大(43.6万m³)，如采用常规罐车运输，商品混凝土拌和站距厂房运距远（3.2km），运输费用高，且难以保证高强度混凝土运输要求。

（2）从技术先进、经济合理的角度考虑，采用深槽式皮带机结合负压溜槽运输混凝土，其投入混凝土水平运输设备少，运行成本低。

（3）厂房大体积混凝土量大(34.2万m³)，如采用常规运输方式，运距远，运输时间长，不利于混凝土温度控制，如采用深槽式皮带机结合负压溜槽运输，运输速度快，减少了混凝土的运输温升，为大体积混凝土温控提供了运输保证。

通过选择、设计、改进深槽式皮带机结合负压溜槽混凝土运输系统，解决了厂后边坡深槽式皮带机结合负压溜槽混凝土运输系统的设计及施工等专业技术问题，同时解决了厂房混凝土运输强度、成本及运输质量等问题，为类似工程提供借鉴。

3  系统布置

3.1  混凝土输送路线

梨园厂房砼输送线由皮带输送机系统、负压溜槽系统、液压储料斗组成。皮带输送机系统由拌合楼下移动皮带YDS、YD、固定皮带J1、J2、J3、跨路皮带H1、H2组成；负压溜槽系统由四段60m的负压溜槽组成；在系统之间设有5个液压储料斗。输送系统可运输2～3级配混凝土，理论最大运输能力为120m³/h。

由左岸拌和系统（▽1625m）通过拌合楼下移动皮带、J1、J2高速深槽皮带将砼运至E1625m中间转料斗，再通过双道负压溜槽输送至E1574m中间转料斗，然后分成两条线路，1#线通过高速深槽跨路皮带和坡面负压溜槽将砼运至E1524m接料斗，2#线通过高速深槽皮带沿E1574m中线公路将砼输送至下游E1574m中间转料斗，再通过负压溜槽和高速深槽皮带将砼输送至E1524m中间转料斗。

3.2  系统布置与设备参数

砼供料线皮带速度为3.4m/s，负压溜槽半径260mm，生产率为120 m³/h。在浇筑8万m³砼正常使用条件下，皮带托辊不更换，在正常使用条件下硬质合金刮刀约2.0万m³更换一次，树脂刮刀约1.0万m³更换一次，运行维护费用较低。

根据地形条件和拌和楼与厂房位置的相对关系，皮带机从拌和楼到负压溜槽进口的水平运距为105.9m，中线公路到负压溜槽进口两条线路的水平运距为152m，主要设计参数为：带宽650mm，带速3.4m/s，单机额定输送能力160m³/h，最大爬坡角度9°，总运距257.9m。

负压溜槽在高度上的布置范围是从高程1625m到1574m，从高程1574m到1524m垂直运距101m。负压溜槽断面为半圆形，半径260mm，下滑倾角45°，单条输送能力为120m³/h。

具体系统布置见图1。

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图1  负压溜槽结合皮带机混凝土输送系统布置图

4  系统设计存在问题及解决办法

4.1  系统设计及布置的主要问题

（1）拌和楼出料口接料与其他单位同时接料协调问题。由于本工程混凝土为集中拌和供料，涉及到其他单位同步供料问题，解决这一现实问题，是本系统设计需考虑的关键。

（2）皮带机与负压溜槽的相互衔接问题。为了满足高强度常态混凝土施工的需要，本系统设置双道并列负压溜槽，以备负压溜槽检修时交替使用。

（3）厂房后边坡坡比为1:1，且每20m高差设置一道3m宽马道，在EL1574.0m设置10m宽中线公路，根据以往施工经验，负压溜槽的坡度不能小于45^º，由此，需解决因马道及公路而影响坡比的问题。

（4）系统的备用能力。为避免由于故障和检修引起全线停产，系统必须具备一定的备用能力。

4.2  主要问题的解决办法

（1）在拌和楼受料口底部架设轨道，小楼通过移动深槽式皮带机控制，大楼通过移动伸缩式皮带机控制，对应受料口部位的皮带机上部增加一小型缓冲集料斗，解决下料集中对皮带机的冲击。

（2）皮带机与负压溜槽的相互衔接问题。为解决皮带机与负压溜槽过程受料衔接，在皮带机与负压溜槽端部连接部位设置一集料斗，为解决双道负压溜槽间的相互切换，将坝顶公路下的集料斗底部设置了双向液压分动箱。

（3）为解决厂房后边坡马道对负压溜槽坡比的影响，保证中线公路的交通不中断，计划对负压溜槽的支撑系统采用型钢桁架按15m跨度进行分段支撑，采用空间有限元法进行计算，确保支撑系统安全，对中线公路跨路段增加深槽式皮带机及中转料斗，确保道路畅通。

（4）为使系统能长期、高效地运行，避免由于故障和检修引起全线停产，系统必须具备一定的备用能力。本系统在3个环节上作了备用性考虑：①拌和楼下的给料机采用轨道移动及皮带机伸缩机构，可方便地移位，因此系统允许汽车和皮带机两种运送方式共存②并列布置两条主负压溜槽，通过集料斗分动口的分料，可运行其中的任意一条，另一条作检修备用；③大斗容集料斗，最多可储备12m³的混凝土，保证系统可以在不间断连续运行中作局部维修和故障处理。

5  系统运行方案

梨园厂房砼输送系统采用高速深槽皮带和砼负压溜槽联合输送系统，由拌合楼下移动皮带机YDS、YD受料，通过调整移动皮带的位置，拌合楼可分别给汽车或皮带机出料。YDS或YD皮带接料后，再通过J1、J2高速深槽皮带将砼运至E1625m中间转料斗（1#分动箱），再通过1#双线负压溜槽输送至E1574m中间转料斗。在E1574m中间转料斗处分成两条线路：1#线通过H1皮带和2#负压溜槽将砼运至E1524m接料斗（2#分动箱）；2#线通过J3皮带沿E1574m道路将砼输送至下游E1574m中间转料斗，再通过H2皮带和3#负压溜槽将砼输送至E1524m转料斗中（3#分动箱）。

6  操作控制

6.1  移动式皮带机

移动式YDS、YD皮带机机构采用英威腾变频器控制电机，设有启动、停止按钮和四档调速凸轮按钮。正常工作时由总运行控制皮带机的投入。移动式皮带机的伸缩动作由按钮直接控制，由限位器进行保护。

6.2  皮带机和转料斗

皮带机机构分为J1皮带机、J2皮带机、J3皮带机、H1跨路皮带机、H2跨路皮带机。设有三个分动箱。

（1）在J2皮带机设有1号分动箱，安装着控制J2皮带机启停接触器、控制ZL1料斗门和振动器的启动停止按钮。设有启停指示灯、紧急停车按钮及拉绳开关。由PLC整体控制运行，也可以在调试状态下单独运行该皮带机。

（2) 在H1段皮带机设有2号分动箱，安装着控制H1段皮带机启停接触器、选择工况按钮（选择是H1段皮带机工作，还是J3皮带机和H2段皮带机工作）、控制ZL2料斗门和振动器的启动停止按钮。还设有启停指示灯、紧急停车按钮及拉绳开关。由PLC整体控制运行，也可以在调试状态下单独运行该皮带机。

(3) 在J3段皮带机设有3号分动箱，安装着控制J3皮带机和H2段皮带机启停接触器、选择工况按钮（选择是H1段皮带机工作，还是J3皮带机和H2段皮带机工作）、控制ZL3料斗门和振动器的启动停止按钮。设有启停指示灯、紧急停车按钮及拉绳开关。由PLC整体控制运行，也可以在调试状态下单独运行该皮带机。

6.3  设备运行前的检查

每次混凝土输料前，运行人员必须检查桁架各焊接点是否脱焊，设备上是否有影响运行的杂物，料斗弧门开启是否正常、电缆是否漏电，各传动轴润滑是否良好，空段清扫器橡胶块是否完好，若设备各部位无异常情况方可开机运行。

整个混凝土运输系统工作时，所有皮带机必须先空转起动1～2min，可以延长使用寿命和防止转料斗堵料。停机时比整个混凝土运输系统晚1min，防止积料。

7  实用情况及效果

梨园厂房深槽式皮带机结合负压溜槽联合输送系统的设计实际测试表明：皮带运输能力可达到110m³/h，而溜槽的运输能力在80m³/h以上，实际运输能力受仓面汽车接料配合等其他环节的制约。

采用负压溜槽和深槽式皮带机运输，混凝土从拌和楼出机口输送到厂区EL1524.3m自卸汽车的时间正常为3～5min；自卸汽车或罐车运输，从拌和楼出机口到厂区EL1524.3m的运行时间至少为20min。所以前者混凝土从拌和到入仓浇筑的时间更短，质量及温控更有保证。采用这套系统可运输5～14cm坍落度混凝土，运输过程中坍落度损失约为1.5cm左右，在允许变化范围之内，混凝土性能经过运输到达仓面时，基本没有改变，因加有中转料斗，运输造成的骨料分离比较轻微。深槽皮带机因刮刀调节性能的改进，其混凝土浆液的损失率较小，拌和楼配料配比不必考虑该因素的影响。

这项技术的成功运用，解决了厂房的水平运输混凝土问题，同时也为大体积混凝土温控提供了运输保证。

8  经验与建议

8.1  运行过程中需注意的主要事项：

（1）在梨园厂房皮带机系统中，皮带机系统中采用了悬挂式三辊托辊，有利于防止皮带的跑偏；同时在皮带机桁架设计上采取了有效措施，防止了皮带跑偏问题。

（2）为适应拌和楼直接卸料至拌和楼下移动式皮带机内，加大了移动式皮带机接料斗斗容，同时为了防止下料口冲击皮带机，将拌和楼下的移动式皮带机进行了加宽设计（带宽850mm），提高了运输能力，减少了拌和楼出料口对皮带机的冲击性。

（3）皮带机合金刮刀，虽然采用了加设弹簧和调节螺栓的形式控制松紧度，但因合金刮刀硬度高，仍然存在弹簧松紧控制不好的情况，控制较紧对皮带磨伤较大，影响皮带的使用寿命，控制较松，则会出现混凝土运输过程中皮带机粘浆、漏浆情况。刮刀的使用寿命与运行时间有关，属消耗性材料，为确保其对皮带的清洁及保护作用，在刮刀两侧设置弹簧及螺栓调节装置，以解决磨损后的松弛问题，相对延长了其有效寿命,同时为了解决合金刮刀硬度对皮带的伤害，将合金刮刀更换为树脂刮刀。

（4）负压溜槽全线要设置足够数量和容积的转料漏斗，具备充足的贮料调节能力，以保证其他设备的连续运行及其与负压溜槽的正常配合。

（5）系统的控制方式和通信联系对运输效率也有较大影响。采用集中控制和应用工业电视等先进的声光图象信号，可使系统调度灵活，有利于提高效率。

（6）深槽皮带的深槽型式有利于防止骨料分离，但如果皮带宽度太小，使用中就形不成合适的料层厚度，保证不了深槽的效果，分离就严重。

（7）应提高皮带机的全封闭程度，减小环境对混凝土坍落度等性能的影响。转折和出口处无法全封闭的，应降低高度和料流的分散程度。

8.2  运行及维护

（1）加强上岗前的技术培训，重点是掌握技术性能、结构特点、运行注意事项、维护保养等。

（2）每班浇筑完成后或停机超过2.0h，带面上和斗内混凝土处理完毕后应输送清水冲洗皮带带面及集料斗内壁，且冲洗各转料点，保持斗体和带面整机清洁，这是保持系统正常运行的重要因素。

（3）及时对传动部分进行注油及换油，定期对破拱轴端轴承、驱动链轮及链条等进行润滑，每周对滚筒加注一次润滑脂。

学习学习

谢谢楼主

辛苦了