水电站防渗土料输送带式运输机可行性报告.doc

大渡河双江口水电站防渗土料输送带式输送机可行性报告与初设计方案Rev.02编制单位：北方重工集团有限公司输送设备分公司编制人员：高勇 第一章 总 论31.1项目名称与承办单位31.2、项目概况31.2.1、项目基本情况介绍：31.2.2、当地的气候情况：31.2.3、物料特性31.2.4、项目特点41.2.5、输送机方案的优势4可行性研究报告的编制单位及依据5第二章：带式输送机方案62.1、可行性研究报告的编制原则62.2、带式输送机设计标准与法规72.3、工程方案的制定原则82.4、带式输送机基本参数选择：82.5、带宽选择（运量校核）122.6、选择合理的带速122.7、输送机功率的选择：132.8、带强的选择优化172.9、托辊组布置形式的优化172.10、张紧装置的合理选择202.11、驱动方案232.11.1、调速型液力偶合器232.11.2、液体粘性调速装置CST242.11.3、变频调速装置252.11.4、驱动位置的选择和布置形式272.12、受料方式的选择282.13、防飞车制动方式的选用292.14、对断带保护问题的分析322.15、主体钢结构34第三章：双江水电站胶带输送机电控系统方案设计说明363.1、带式输送机技术参数363.2、设计标准和规程363.3、供配电及电气控制技术要求383.4、电控系统方案设计393.5、带式输送机电气设备及供货范围54结论及建议56附图58第一章 总 论1.1项目名称与承办单位项目名称：双江口水电站当卡料场带式输送机承办单位：中国水电顾问集团成都院1.2、项目概况1.2.1、项目基本情况介绍：当卡土料场位于坝址下游大渡河右岸拔河高约210m的平缓斜坡上，分布范围上游以木足沟为界，下游止于李家沟，面积约0.838km2，分布高程24203040m，相对高差约600m，地形坡度约30。1.2.2、当地的气候情况：年平均气温*度平均最高*度以上，一般最高*度1.2.3、物料特性土料物理性：当卡浅黄色粉质粘土平均天然密度1.76g/cm3（平均值，下同），干密度1.55g/cm3，比重2.71，孔隙比0.75，天然含水量15.1%（竖井），液限为33.4%，塑限为19.6%，塑性指数13.8，颗粒组成中，粒径60mm含量为0.12%，粒径602mm砾石含量为4.34%，粒径20.075mm砂含量为8.01%，小于5mm颗粒含量96.94%，小于0.075mm细粒含量87.53%，小于0.005mm粘粒含量23.32%，属低液限粘土；不均匀系数Cu为6.9，曲率系数Cc为0.64；烧失量7.75%9.63%，硅铝率3.684.65，易溶盐含量0.04%0.06%，有机质含量0.29%0.48%，pH值8.68.7。本工程开采料场上部黄色粉质粘土层，厚1.0m16.52m（表层耕植土厚0.50.8m），含少量角砾，结构较密实，有用层总储量约472万m3。根据粉质粘土层厚度可分为三个区，区位于中部，范围最大，土层厚度大于5m，有用层储量为392.2万m3；区土层厚度25m，有用层储量为58.6万m3；区位于料场边缘，土层厚度小于2m，有用层储量为21.2万m3。双江口水电站心墙堆石坝最大坝高314m,心墙防渗料采用天然土料掺和砂、砾石处理后形成的砾石土，工程需用天然粉质粘土料总量约380万m3。1.2.4、项目特点当卡土料场坡度较大，平均约为30，最大高差800m，取料场取料范围高程从3200m至2600m，运送至料场下游当卡掺和场（2240m高程）。由于电站心墙料用量巨大、填筑强度高，场内物料运输量及运输强度也相继提高。工程区处于高山峡谷中，受其自然条件限制，尤其是当卡土料场土料开采运输道路极为困难。1.2.5、输送机方案的优势采用普通的车载运输方式，每年的人力和财力付出都很大，并综合各地发电厂、水泥厂等行业的先进、成熟的原煤、原料的输送生产线，一次性的投入长效受益原则，采用带式输送机替代传统的陆路运输，可以合理的利用人力资源、减少人工的付出、可以降低累积投资、很好地保护周围的环境，增加企业效益。带式输送机运输土料的方式，相对传统公路运输，既可减少修建公路的占地，又能减少由于工程施工而造成的水土流失和环境破环，且在大型心墙堆石坝工程中具有重要意义和广阔应用前景。可行性研究报告的编制单位及依据编制单位：北方重工集团有限公司输送设备分公司。编制依据：当卡土料场皮带机运输资料 当卡土料场地形图（完整）切剖面20120524.DWG第二章：带式输送机方案2.1、可行性研究报告的编制原则本着“客观、公正、科学、可靠”的原则，认真编制可行性研究报告，为业主决策提供依据。并严格执行国家及公司质量、环境、安全体系文件及有关标准规范。贯彻“生产可靠、技术先进、节省投资、提高效益”的设计指导方针。以生产可靠为前提，采用经实践证明可靠的生产工艺和装备，以降低产品成本，取得较好的经济效益。严格贯彻执行国家对环保、劳动安全、工业卫生、计量、消防等方面的有关现行规定和标准，采用先进、成熟、可靠的环保技术装备等方面的有关现行规定和标准，采用先进、成熟、可靠的环保技术装备和工程技术。通过多方案比较，确定技术方案，切实降低工程建设投资，提高经济效益。选用国内外成熟、可靠、先进的技术和装备。认真调查和研究项目的基本条件，做到最佳地利用地形条件，避免不利因素对工程建设和生产运行的影响。在满足生产要求的前提下，优化建筑结构设计，降低土建工程造价。最大程度地减少操作岗位定员，提高劳动生产率。2.2、带式输送机设计标准与法规带式输送机的设计、制造、包装、运输、储存、验收应符合下列有关标准、规范和有关的中国国家标准（GB）的要求 ：GB10595 带式输送机技术条件GB987-996 带式输送机基本参数与尺寸GB11345 焊缝手工超声探伤方法和探伤结果分级 GB985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB986 埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸GB1184 形状与位置公差GB/T1804 一般公差线形尺寸的未注公差 GB3323 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB3767 噪声源声级功率级的测定JB/ZQ4000 锻件通用技术条件GB4323 弹性套柱销联轴器GB5014 弹性柱销联轴器GB5015 弹性柱销齿式联轴器 GB5272 梅花形弹性联轴器GB/T5837 液力偶合器型式与基本参数GB5677 铸钢件射线照相及底片等级分类方法GB6333 电力液压块式制动器GB6402 钢锻件超声波纵波探伤方法ZB J19009 圆柱齿轮减速器通用技术条件JB2647 带式输送机包装技术条件JB/ZQ4286 包装通用技术条件 JB8 产品标牌 GB755 电机基本技术要求GB4208 外壳防护等级分类GB12348 工业企业厂界噪声标准GB/T14784 带式输送机安全规范GB/T9770 钢丝绳输送带技术标准2.3、工程方案的制定原则输送机线路选择和勘测是整个输送机设计中的关键环节之一，线路方案的合理性对输送机的经济、技术指标和施工、运行条件起着极大的作用。在项目设计过程中应充分考虑其技术性能及经济性。线路选择是结合地形条件，进行多线路方案比选，力求做到合理地缩短路径长度，尽可能避让不良工程地质地段，降低线路基建投资，保证线路安全可靠、长期平稳运行。尽可能减少输送机的转运次数，发挥输送机连续运输的特点，为按时完成取土运输工作。2.4、带式输送机基本参数选择：目前国内已有多个单位研究大倾角下运带式输送机，主要有压带式、管状带式、波纹挡边横隔板式、深槽带式输送机等，由于当卡项目具有装载点多，受料不均匀的特点，不宜采用封闭的压带式及管状带式输送机。至于波纹挡边隔板带式输送机，它的结构不能满足长距离输送的要求。经过比较认为：深槽式带式输送机不仅适合长距离大倾角输送，同时可满足中间多点受料的要求，不仅清扫、传动、制造都较方便，而且设备投资费用也较低，因此，选择光面输送带U性深槽托辊组机型。设计运量726t/h，若按1天10小时、1年300天工作计算1年可输送726X10X300=217.8万吨沙土。设计取土总量472万m3,物料密度1.76t/m3,总吨位830.72万吨，连续工作4年完成工作，结合施工维修以及天气等原因造成的施工进度影响，预计6年内可以完成全部土料运输工作。达到中国水电顾问集团成都院的设计要求。本次方案的确定，先后选择了4条路径方案一主体方案由一条带式输送机，直接将物料由2924 m标高位置运送至2240m标高料场，最大地形角度34.1方案二输送系统由两条输送机组成，其中“主皮带输送机”将物料从2924 m标高运送至2436m标高位置，经77.6转运，通过“转运皮带”运至2240m标高料场。结合输送机最大下运角度26.2。方案三送系统由两条输送机组成，其中“主皮带输送机”将物料从2924 m标高运送至2436m标高位置，经73.1转运，通过“转运皮带”运至2240m标高料场。最大下运角度24.3。方案四送系统由两条输送机组成，其中“主皮带输送机”将物料从2924 m标高运送至2526m标高位置，经74.2转运，通过“转运皮带”运至2240m标高料场。最大下运角度24.3。基本参数对比表如下：方案一方案二方案三方案四输送机代号主皮带主皮带转运皮带主皮带转运皮带主皮带转运皮带带宽B(mm)1000100010001000100010001000运量Q(Q/H)726726726726726726726水平长度L(m)17001366.548591.17213687591310862.4提升高度H（m）-696.57-489-196-452-231.6-398-286带速V(m/s)2.82.82.82.82.82.82.8最大下运角度-34.1-26.2-21.6-24.3-20.6-20.2-24.4通过四种方案的比较，第一种方案角度过大，不利于输送机物料的运输，易发生物料相对滑移的现象，第二种方案下运角度最大为-26.3，风险也相对较高。方案将在第三套，第四套方案方案中选择。2.5、带宽选择（运量校核）运量Q=726t/h，物料：粘土，堆比重=1.76t/m3，粒度：060mm，动堆积角设为：=25，带宽：B=1000mm，取带速v=2.8m/s，托辊槽角=60 充填率为：726/1900X100%=38%2.6、选择合理的带速众所周知，提高带速，能有效降低胶带张力，从而降低带强，或提高胶带安全系数。但带速太高，会增加驱动功率及降低托辊使用寿命，而且产生噪音，污染环境并同时给下运带式输送机带来危险。因此，带速的选择应综合考虑诸多方面的因素。经反复计算，并综合比较，在满足运量的条件下，最终选定带速为V=2.8m/s，托辊直径：108，转速n=(602.8)0.108=495rpm，较为合适。（关于托辊转速，各国亦有相关设计规范，德国为650rpm，我国及日本规定为600rpm）。2.7、输送机功率的选择：带式输送机设计的核心是计算输送带局部张力和有效张力。输送带的局部张力要满足垂度条件和最大负荷条件，且驱动滚筒的松边张力也要满足不打滑条件。要确定驱动电机的功率和布置，必须求出作用在传动滚筒处的有效张力。驱动电机功率的设计按照输送机各种工况下可能出现的最大功率消耗为依据来适当选择驱动电机的规格和型号。对于本项目下运带式输送机的驱动功率设计，对4种工况予以详细的计算分析，即分别对满载运行、空载运行、最大正功率、最大负功率四种工况对输送机进行功率核算。 (1)满载运行正常满载运行时，输送带承载段各部分都达到额定负荷，系统处于最困难工况，下运带式输送机的驱动电机处于发电运行状态。因此，必须对满载运行工况下的输送带张力和输送功耗进行详细计算，以确定驱动电机的功率。 (2)空载运行正常空载运行时，输送带各段都无载荷，下运带式输送机的驱动电机处于电动运行状态。一般情况下，此种工况不是最困难工况。 (3)最大正功率运行设计时考虑到输送机系统上运段有料，下运段没料的情况下。在该工况下，下运带式输送机系统的驱动电机可能出现最大正功率的情况。(4)最大负功率运行设计时考虑到输送机系统下运段有料，上运段没料的情况下。在该工况下，下运带式输送机系统的驱动电机可能出现最大负功率的情况。与满载运行工况相比，此种工况更恶劣。选取模拟摩擦系数以下运0.014进行计算（国家标准0.0120.016），以最大负功率工况确定所需功率。电机功率还充分考虑停车制动和附加载荷（导料槽阻力、卸料器阻力、前倾托辊阻力等），满足满负荷带料启动要求。电机工作制度S1级， 6kV，电机绝缘等级F级，防护等级IP54,通过计算第三套方案，两条输送机的功率配置较为合理，且驱动种类少，易于日后的维护和管理工作。具体计算见下表计算书：输送机功率配置表输送机号功率kw驱动方式变频带型号主皮带2*500中部双驱动ST2500转运皮带500尾部驱动ST1600主要计算数据主皮带单位数据承载段阻力N-513159.3回程段阻力N219786.22圆周力N-293373.1总传动轴功率KW-977电机选型KW2*500张紧力N80023.62最大点张力N406484.6胶带安全系数7.749转运皮带单位数据承载段阻力N-173672.6回程段阻力N58096.748圆周力N-115575.9总传动轴功率KW-365.8538电机选型KW500张紧力N28383.6最大点张力N187864.4胶带安全系数8.512.8、带强的选择优化由于胶带成本占一次性投资及后期运行维护费用比例较大，因此降低胶带带强是长距离输送机中重点考虑的问题之一。本着可靠性、先进性、经济性的原则，本项目中主皮带输送机采用了多点变频驱动结合自行转载卸料的布置形式，按照“等张力、等功率”的分配模式，正确分析满载工况下驱动站分设的位置。NHI经过细致计算，在不改变可靠度的前提下，最终通过对比，将ST4000带强胶带调整为ST2500钢丝绳芯胶带。2.9、托辊组布置形式的优化长距离、大运量、大倾角下运带式输送机的使用，可大幅度地减少采区的工程量，降低基建费用和缩短施工周期，节省设备投资，具有显著的经济效益。但由于下运带式输送机移动部分和转动部分的惯性较大，其下滑惯性力矩也很大，生产中经常出现打滑、滚料、飞车等事故，因此防滑和制动是使其正常运行的关键问题。对于光面输送带，三托辊组、成槽角35时，最大下运倾角为-16。要增大倾角，首先要增大物料与输送带之间的摩擦力，只有摩擦力大于物料的下滑力时，物料才能在输送带的带动下稳定运行。现有的深槽形托辊组有5个托辊(如图所示)，两侧托辊的槽角增至60时，输送带与物料之间的摩擦系数相应提高，但由于是单排布置，且中间一个托辊是水平的，物料较少时容易下滑，且输送带易在侧托辊和中间托辊拐角处产生纵向撕裂。输送机方案中结合大倾角下运的实际情况，采用了深槽型托辊组，即将托辊组做成四节辊深槽结构，物料截面呈U型形状，这一变化是下运带式输送机根本的设计原理。它是充分地利用了人手抓拿松散物质这一基本要领来进行设计的。就象人用手抓米粒一样,如果用手插入米袋,水平托起,米粒会停留在手上,如果手倾斜过来,要使米粒仍停在手中而不滑落,就要有一个抓握的过程。胶带由受料到正常运输时，围包角的变化是防止物料滑落的关键。经过研究比较，采用U形深槽托辊组(如图2所示)，其优点为: (1)用4个标准托辊取代5个特殊托辊，不仅省工省料，而且便于维修和制造，使托辊通用化。 (2)取消了中间水平托辊，中间两托辊呈U形布置，增大了输送带与物料的夹持力、摩擦力，即使物料较少时亦不易下滑，提高了输送角度。此种结构形式不仅可以有效的増大运输能力，避免撒料，更主要的是在输送带与物料之间产生挤压，增大物料与物料之间、物料与输送带的摩擦力，可以有效地减小物料的下滑趋势。本形式已在实践中广泛应用，特别是在煤矿井下已普遍使用，我公司设计上运带式输送机的最大倾角已经达到31度，下运角度达到-25，而且相对于煤、矿石，粘土的流动性要更差一些，故此结合实践经验，目前的结构形式应完全可以满足使用要求。主要业绩1992年七台河矿务局东风矿长度1066m，提升高度约-480m，带宽800mm，带速3.15m/s，运量1200t/h，倾角-25，驱动功率2*450KW。2002年重庆铁路分局长度113.721m，提升高度-50.88m，带宽800mm，带速0.8m/s，运量240t/h，倾角-25，驱动功率55KW。2003年甘肃靖远王家山矿长度3558m，提升高度-313.9m，带宽800mm，带速3.15m/s，运量700-850t/h，倾角-10.6，驱动功率630KW。2007年登封金铃煤矿长度1100m，提升高度560m，带宽1200mm，带速2.5m/s，运量300t/h，倾角1131，驱动功率2*500KW。托辊组间距与载荷及胶带张力有关，同时还要考虑投资省的原则。在长运距输送机中，胶带张力较大，在托辊承载能力允许的情况下，直线段可适当加大托辊间距，这不仅可降低工程造价，同时也减少了运行阻力，有助于降低胶带强度已经装机功率。输送机选用108mm直径托辊，承载托辊组采用四节辊式60槽形托辊组。其布置间距不大于1200mm。头尾部各设4组分别为10、20、30、45和的过渡托辊。凸弧段槽形托辊间距为1000mm，导料槽下承载托辊的布置间距不大于600mm。托辊支架支承托辊形式需在国标基础上进行相应改进设计，回程托辊采用双托辊V形托辊组。托辊布置间距不大于3000mm；靠近头部滚筒的回程胶带连续设置5组螺旋托辊，凸弧回程托辊间距应小于1500mm。2.10、张紧装置的合理选择长距离皮带机中，由于运距长，张力大，致使胶带变形大，因此在张紧装置的设计中，不仅要选择动态性能好，响应速度快的张紧形式，而且在张紧行程的分析设计中，应考虑到各种因素的影响，使张紧行程足够大。目前国内的主要有几种张紧形式1）固定绞车拉紧装置固定绞车拉紧装置是一种固定拉紧方式,该拉紧装置随着胶带使用时间的增长及张力的变化,胶带会发生伸长现象,带式输送机出现打滑现象,这时需要人为调整拉紧力,使其满足拉紧力的要求。该拉紧装置一般适用于运距较长、大功率的带式输送机。缺点为需要人力进行调整，无法及时响应。2）自动绞车拉紧装置自动绞车拉紧装置是一种可变张力的拉紧装置,在输送机启动时,拉紧力增大,以保证带式输送机不打滑;在带式输送机正常运行时,拉紧力减小到能够保证带式输送机不打滑,以减小带式输送机正常运行时胶带拉力。该拉紧装置一般适用于运距较长、大功率的带式输送机。缺点是造价成本较高，对使用环境有一定的要求。3）液压自动拉紧装置液压自动拉紧装置是一种可变张力的拉紧装置,其拉紧原理与自动绞车拉紧装置相同,不同之处在于拉紧动力一个是绞车,另一个是液压缸。它们都是在带式输送机启动时,拉紧力增大,以保证带式输送机不打滑;在带式输送机正常运行时,拉紧力减小到能够保证带式输送机不打滑,以减小带式输送机正常运行时胶带拉力。液压拉紧装置液压绞车拉紧装置缺点：反应速度慢，张紧行程短。其液压缸的拉紧往往跟不上传动滚筒的启动速度，一是发生打滑现象而不能正常平稳启动的情况，二是使传动滚筒松边胶带时紧时松，致使传动滚筒时有打滑导致拉紧小车喘振，使拉紧钢丝绳产生很大的冲击力，严重时，会导致钢丝绳断裂，张紧车飞出的恶性事故。4）螺旋拉紧装置 螺旋拉紧装置是一种固定式拉紧形式,由于其拉紧行程小,允许的最大拉力较小,所以它一般适用于长度小于80m、且功率较小的带式输送机上。5）垂直重锤拉紧装置垂直重锤拉紧装置是一种具有恒张力的拉紧装置,它能利用带式输送机走廊空间位置进行布置,张紧力的大小用增加或减少重垂块来实现。目前垂直重锤拉紧装置所使用的最大拉紧行程为12m。缺点：对使用地形有一定的高度要求。6）重锤车式拉紧装置重锤车式拉紧装置是一种具有恒张力的拉紧装置,张紧力的大小用增加或减少重垂块来实现,其拉紧原理与垂直重锤拉紧装置相同。一般适用于运距较长、功率较大的带式输送机。兼顾以上要点，由于垂直重锤拉紧装置可随胶带张力的变化靠重力自动补偿胶带的伸长,并且结构简单、成本低廉、可靠性高,所以垂直重锤拉紧装置是本项目首选的拉紧形式。2.11、驱动方案目前带式输送机行业主流软启动驱动布置形式大致有三种：2.11.1、调速型液力偶合器调速型液力偶合器本身的机械特性是非线性的，因受多种复杂因素的影响，它的控制特性精度较差;另外，其固有缺点是传动效率低，还需要专门的冷却装置给液体降温。调速型液力偶合器通过调节偶合器内部工作腔的充液量来改变输出轴的转速和扭矩，达到输送机可控起动及多机功率平衡。调速型液力偶合器有以下优点:系统结构简单，占地面积小；主电机可实现分时空载起动，对电网冲击小;可以实现多台驱动电机之间的功率平衡；可调节起动速率斜率，软起动性能良好，起动时间能够延长到数分钟；运行维护简单;可以实现长时间慢速验带;电气设备少，只有PLC控制箱、操作台;对维护人员的电气水平要求相对较低。但也存在以下缺点:驱动单元体积较大;动态响应速度慢，功率平衡精度低;存在滑差损耗，总体效率稍低，必须配套可靠的热交换设备，用水冷时需制作占地面积较大的专用水箱，隔一日换一次水，防止水箱箱体、管路结垢，必要时需加过滤器);系统环节较多，结构相对复杂，且无法实现根据煤量调节输送带运行速度，并不适用于下运带式输送机。2.11.2、液体粘性调速装置CST差动轮系液体粘性调速装置CST是利用油膜的动力粘性，通过调节摩擦片之间的油压来调节输出轴的转速，达到输送机的可控起动。经现场使用表明，该CST装置有以下优点:可控起动性能较好，传动效率较高，响应快、精度高，可以变速运行;在起动稳定性方面，CST可控起动的加速度最低可以达0.05 m/s2;偶合片和减速器在一个整体内，体积小，占地少无需再配减速机，但电气及PLC控制设备较调速型液力偶合器多);在额定带速运行时，滑差消耗小;驱动主电机可实现分时空载起动，对电网冲击小;可以实现多台驱动电机之间的功率平衡;能够实现可控停车。CST驱动的缺点是:因CST工作原理而存在滑差损耗，必须配套可靠的热交换设备如小型风扇等);CST在功率平衡时要求主驱动与从驱动间具有差转的区别；采用中间驱动时，头部驱动站与中间驱动站之间难以实现功率平衡；低速运行发热量大，无法在低速段长期运行，不能实现低速验带；只能实现能量传递，不能实现节能运行，无法实现根据煤量自动调节皮带运行速度;使用维护较复杂，运行成本较高；初期投资大，在技术管理、日常维护、经济承受能力等方面都存在一定的困难；另外，CST装置对油的粘度和清洁度要求特别高，零部件加工精度要求高，结构较复杂，产品依赖进口，价格昂贵。2.11.3、变频调速装置变频调速装置的核心部件为变频器，其原理为通过控制频率的变化，实现变频控制。变频调速控制装置有以下优点:起动速度斜率可调，软起动、软制动性能良好;可根据负载情况调速，节能效果明显，无运行功率损耗;能够实现多台驱动电机之间的功率平衡但参数设置较为复杂)，功率平衡的精度可以达到2%以内，且能够完成功率平衡和速度同步;响应速度快，控制精度高，调速性能好，可以在10%100%范围内的任意速度下长期运行，能够实现长时间慢速验带;采用先进的矢量控制技术，能够保证有足够大的起动转矩，起动转矩可达150%能实现1.5倍的重载起动)，满足恒转矩负载驱动的要求;结构简单，采用电机+减速器+驱动滚筒的驱动方式，占地面积小担需要有单独的变频器室);每台主电机的起动电流均可以控制在额定电流范围之内，对电网没有任何冲击;有较强的电网电压波动适应能力，在电网电压瞬时下降至70%的情况下，变频器仍能继续工作而不跳电;此外，保护功能十分齐全，有过电压、过电流、欠电压、缺相、变频器过载、变频器过热、电机过载、输出接地、输出短路等保护功能。但也存在以下缺点:无法实现多台电机的分时空载起动;产生谐波影响，输出波形不是纯正的正弦波，污染电网;变频器原理复杂，使用维护要求高，对现场运行、维护人员的水平、素质要求较高;对环境的温度及清洁度要求较高，需要定期除尘，同时大功率器件的发热也是问题，温度较高的季节必须采取专门的降温措施，维修成本较高。通过比较结合变频驱动起动时调速精度高、可以变速运行、调速范围大；输出转速大范围可调,稳定的转速可从10100%任意调节,从而为安装、调试、检修、慢速验带提供了条件、对各瞬态速度、力矩的控制反应快速且稳定,最大限度地降低了胶带的张力、多机功率平衡性能好,其平衡精度2%等特点，选择变频驱动为最终的驱动方式。2.11.4、驱动位置的选择和布置形式 为此本项目中主皮带输送机采用了多点变频驱动结合自行转载卸料的布置形式。中部自行转载中部回程段驱动驱动及制动器布置形式2.12、受料方式的选择结合现场采用自行履带式布料机对输送机进行上料，该机通用机型工作基本性能参数：序号项 目参 数备 注1输送能力80120m3/h施工经验值270m3/h理论值2最大布料半径R=40m3最小布料半径R=18m4布料臂架回转角度3600无上料皮带机5布料臂架回转速度3.2rpm6布料臂架最大仰角250试验达到3007布料臂架最小俯角-1008布料臂架伸缩速度4m/min8输送混凝土最大骨料150mm 1509输送混凝土最大骨料80mm 20010输送混凝土最大骨料40mm 250试验达到30011胶带宽度B=600mm换B=800mm12胶带输料速度V=33.8m/s试验达到4m/s速度2.5m/s13胶带驱动液压2.13、防飞车制动方式的选用主皮带输送机采用两点双制动模式，制动装置分别布置在尾部和自行转载驱动部。转运输送机制动装置布置在尾部。 选用盘式制动器并配置软制动设置，盘式制动器具有散热快，重量轻，结构简单调整方便，稳定可靠等特点。可对输送机进行缓冲制动保护，启、制动加速度均要求小于0.3m/s2。通过制动装置的合理布置，既达到了制动减速的作用，又使得制动力均匀传递，避免了局部打滑与物料相对滑移的问题。制动装置是下运带式输送机的关键设备之一，近年来，随着我国下运带式输送机的不断发展，制动技术也在不断提高，对制动装置的性能有了清楚的了解、认识，使输送机系统设计达到技术经济性和高可靠性。对于下运带式输送机，目前的制动方式可分为三类:电气制动、液力(压)制动、机械制动装置。使用较多的是机械制动装置。按制动条件的结构可分为阻尼板式、阻尼托辊式及盘形闸制动。1）阻尼板式制动阻尼板式制动的工作原理是在下运带式输送机承载段下端增设静止不动的阻尼板，它对输送带产生摩擦力，克服物料产生的下滑力，增大运行阻尼力，达到减速的目的。摩擦阻力是由阻尼板的数量与输送带的长度决定的、阻尼板降低了输送带的张力，使长距离、大运量下运输送机可用低强度普通输送带代替价格昂贵的钢丝绳芯输送带。适用于倾角12的下运输送机，倾角大时效果不明显。优点是由于改向滚筒相遇点张力较小，阻尼式下运输送机可选用较小功率的电机，使驱动装置小型化，减少设备费用，经验表明，阻尼板与输送带发热并小严重。缺点是利用阻尼板作为制动器件虽然能有效地克服物料下滑力，但对输送带磨损较严重。解决这一问题的措施是采用弹性槽形托辊装置。在空载或轻载时，槽形托辊由于弹簧力作用把输送带托起，减少输送带磨损;载荷大到一定值时，承载物料把弹性槽形托辊压下，输送带与阻尼板接触，随着负荷进一步加大，接触更紧，接触面积增大阻尼效果更显著。但实施较为复杂。2）阻尼托辊阻尼托辊中的轴承为含油轴承，其运行阻力系数大，从而产生制动力矩，但长运距的下运输送机选用时相对附加费用较高。3）盘形闸制动装置 盘形闸制动装置是靠机械摩擦产生制动力，由于盘形闸技术成热，动作快，便于控制，所以在下运输送机制动中经常采用。但必须加强制动盘及闸瓦的散热能力，使其温度小超过规定值。对于小倾角的下运输送机，采用安全可靠的阻尼托辊或阻尼板式是理想方式。而长运距、大运量、大倾角的下运输送机，采用发电反馈制动并配以软制动装置的制动方式是较为合理的，也是最经济合理的。总之，下运输送机制动装置的设计选用，应根据其性能特点并结合下运输送机的倾角大小、变坡及工况复杂情况进行合理的选用，才能确保下运输送机的安全、可靠运行。本项目中选用的是较为先进的KZP自冷盘式制动装置。该制动装置可布置在减速机的某低速轴或传动滚筒轴，它属常闭式结构。主要由制动盘、制动幅(闸瓦、蝶形弹簧、油缸等)、液压站、蓄能器、电控系统组成。该制动装置的制动力是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的。因此，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力。而制动器的正压力的大小决定于油压与蝶形弹簧的作用结果。当弹簧一定时，通过调节油压的大小即可改变制动力矩。此外，该制动装置的制动盘是由离心式通风机的叶轮变型设计而成的，散热性能好，对解决温升十分有效，在环境温度30时，每小时制动10次，盘的最高温度远小于1500，并且无火花产生。KZP液压盘式制动装置制动过程分为以下几种情况: (1)松闸过程液压系统接收到松闸指令后，电磁换向阀得电，油泵工作，电液比例阀中电流逐渐增大，油压上升，蓄能器充液，与此同时，制动力矩逐渐减少，输送机在负载带动下缓慢起动。 (2)正常工作输送机稳定工作时，电液比例阀中的电流及制动器中的油压均达到设定值，油压达到最大值，制动器正压力为0，制动器保持松闸。 (3)正常制动当输送机接受到正常停车指令后，电液比例阀中的电流按电控系统的要求变化来调节油压和制动力矩以使输送机停车减速度保持在0.1-0.25m/s2。当输送机停止运行时，电机、比例阀及电磁换向阀断电，制动力达到设定值，液压系统停止工作，输送机处于停车状态。 (4)紧急制动与系统突然断电大倾角下运带式输送机在超载及突然断电情况下，巨大的惯性力将使带速超过额定带速并迅速增大，不及时处理将导致飞车事故发生。当输送机接受到紧急停车指令或系统突然断电时，电机、比例阀、电磁换向阀断电，系统通过溢流阀使油压降至调定值，制动闸立刻贴近制动盘，此后蓄能器的油液通过调速阀卸压，制动力矩逐渐增大，输送机减速停车。2.14、对断带保护问题的分析对于断带保护，国内外都在研究并提出了一些解决办法，如抓捕器、等，但实际应用都不太理想。还有单向托辊、阻尼板摩擦制动法也都不太适合本项目上运带式输送机胶带的正常运行方向与断带下滑方向相反，可以采用单向托辊使滚动摩擦变为滑动摩擦阻下胶带下滑，而下胶带则相反，其正常运行方向与断带后下滑方向相同，因此，不能采用单向托辊方案。通过分析研究和现场观察，发现输送机正常运行时下胶带被拉紧，基本上成一条直线，胶带下垂量很小，而断带后，由干下胶带托辊间距较大(L=3m)，胶带下垂量较大，特别是钢丝绳芯胶带。因此，采用在下胶带下方一定距离设置阻尼板的方法摩擦制动。断带时，输送机胶带迅速松弛，并与阻尼板接触，从而产生摩擦阻力，消耗系统的动能，阻下胶带下滑，即对输送机胶带起阻尼制动作用，使之在短时间内停下来。有阻尼板的上运带式输送机。下胶带状态如图所示，图中虚线表小断带前下胶带的状态，曲线表小断带后下胶带的状态。阻尼板是下胶带防滑结构的核心部件，它可以是一般的钢板、型钢，也可以是粘贴有高摩擦系数材料(如橡胶等)的复合板。图中L为两托辊间的距离，取L =3m ，L为胶带与阻尼板的接触长度;Lz为阻尼板的长度。但阻尼板的防滑能力除了与阻尼板与胶带之间的摩擦系数有关外，还与阻尼板的几何长度、阻尼板与胶带之间的距离及胶带倾角等因素有关。对于大倾角输送机，特别是上托辊间距为1.2m,间距较小，胶带下垂不明显，无法保证其使用效果。所以我们认为，对设备按规程实时监控，避免低速满载运行等违规操作，发现胶带有损伤时及时修补或更换，才是防止断带事故发生的关键。2.15、主体钢结构输送机沿线考虑到沟壑等，采用桁架等组成主支撑结构。通过钢结构机房，导向溜槽实现物料转载第三章：双江水电站胶带输送机电控系统方案设计说明3.1、带式输送机技术参数主带式输送机技术参数型 号 B10001366.548m输送机宽度(mm)1000输送能力726t/H水平机长(m)1366.548功率2500KW、6KV提升高度(m)-489驱动装置形式变频驱动带速(m/s)2.8转运带式输送机技术参数型 号 B1000758m输送机宽度(mm)1000输送能力726t/H水平机长(m)758功率500KW、6KV提升高度(m)-226驱动装置形式变频驱动带速(m/s)2.83.2、设计标准和规程本技术方案中对所提供设备的选型、设计、制造、检验和安装严格按照以下标准和规程进行。所用的标准的版本是最新的。GB 中华人民共和国国家标准ANSI 美国国家标准协会IEC 国际电工技术委员会标准ISO 国际标准化组织标准IEEE 电气和电子工程师协会标准本技术方案采用的中华人民共和国国家标准具体如下：DL478-92 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件GB50150 电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50168 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50170 电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范GB50171 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范GB5080 设备可靠性试验GB/T13384 机械及电气设备包装规范DL/T 720-2000 电力系统继电保护柜、屏通用技术条件GB4942.2 低压电器外壳防护等级JB8 产品标牌GB191 包装、储运图示标志GB4879 防锈包装DL474.1 现场绝缘试验实施导则DL/T620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621 交流电气装置的接地GB13539.1-4 低压熔断器GB1497 低压电器基本标准GB4064 电气设备安全设计导则GB50054 低压配电设计规范GB50055 通用电气设备配电设计规范GB50256 电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范GB50258 电气装置安装工程1kV及以下配线工程施工及验收规范GB50259 电气装置安装工程照明装置施工及验收规范GB/T13534 电气颜色标志的代号GBJ50054 低压配电装置及线路设计规范SDGJ14 导体和电器选择设计技术规范SL73 水利水电工程制图标准（电气图）GB50254 低压电器安装工程施工及验收规范GB/T2900.18 电工术语 低压电器GB/T6988.6 电气制图 控制系统功能表图的绘制GB/T6988.7 电气制图 逻辑图SD284 静态电压继电器技术条件SD284-88 静态时间继电器技术条件DL/T578-95 水电站计算机监控系统基本技术规范3.3、供配电及电气控制技术要求1、高压开关柜二次保护采用先进可靠的数字式中压保护测控装置。2、采用可编程序控制器PLC控制，具有远程集控、单机就地、单机手动、慢速验带四种工作方式。3、具有二台电机功率平衡功能。4、在任何工况下均能达到带式输送机安全、可靠、平稳的软起动及软停车。起动采用变频调速装置实现软起动。停车亦采用变频调速装置实现可控软停车。5、具有沿线语音电话联络并兼起车预告、故障报警用。6、具有带式输送机沿线急停保护、防跑偏保护、纵向撕裂保护、闸监视保护、变频驱动装置综合故障保护、溜槽堵塞检测保护、温度保护等保护。7、具有足够的控制输入输出口。8、具有可靠方便的通讯手段，其接口必须是符合国家标准的标准接口。9、采用自动液压拉紧装置，拉紧装置与胶带机控制系统应实现自动闭锁。10、所有电气控制装置及元器件均应采用进口先进电控设备，满足IEC标准。11、具有整个输送线胶带机保护装置故障性质、故障等级及故障位置的显示功能。12、系统程序能够方便的对各种保护进行屏蔽。3.4、电控系统方案设计（一）供配电方案带式输送机的动力电源来自用户6kV变电站。1#带式输送机驱动位置与2#带式输送机尾部驱动位置区域处设置6KV配电所完成二条带式输送机的供配电，它们由六台高压开关柜（包括一台高压进线柜、一台高压PT柜、一台变压器柜、三台高压变频器供电柜）及一台动力变压器(6/0.4KV/200KVA)组成。变压器的低压侧出线进入低压电源柜，再由低压电源柜分别出线供液压闸瓦制动器、照明通风配电箱、盘式制动器、变频器及控制系统等设备使用。高压开关柜采用户内型、交流金属铠装固定式、KYN28型。6kV断路器采用VS1型真空断路器。采用电动/手动操作，操作电源从低压开关柜内母线引接。低压电源柜内进线回路采用CW1型自动空气开关，馈电回路采用CM1型塑壳开关。CW1型自动空气开关采用电动/手动操作，操作电源从柜内母线引接；CM1型塑壳开关采用手动操作。高压开关柜二次保护采用先进可靠的数字式中压保护测控装置，具有以下功能：1、监视系统显示功能：1.1、系统主接线图及报表等，可上下，左右移动。1.2、各接线图显示，负荷显示，开关状态显示。1.3、模拟量参数显示，状态量参数显示，电度量参数显示。1.4、负荷曲线图：曲线上方有指定点的数值显示，曲线可左右移动显示。1.5、电压曲线图：可自行定义10千伏电压，并在曲线图的上、下方有极限值显示。1.6、事故记忆显示：可显示事故前5分钟，事故后10分钟的相关电压、电流、有功、无功等四个量，记录密度为1分钟一次。1.7、事件显示：状态量的变位，模拟量的越限，通信状况。2、告警功能：2.1、开关变位：画面闪烁提示，并在报警框有汉字提示开关的名称以及当前变位状态。2.2、电流越限：画面闪烁提示，并在提示框显示当前越限值和越限给定值。2.3、电压越限：画面闪烁提示，并在提示框显示当前越限值和越限给定值。2.4、保护动作及告警：提示框显示相应的告警内容，对于开关变位、电流、电压、越限、保护动作、保护告警除了推出告警语句外还指明对象、性质、同时音响提示，打印机记录相应的告警事件，并定盘保存。2.5、遥控功能：对开关可进行遥控操作，并打印和写盘记录操作员的姓名、操作时间、性质等。3、历史数据：3.1、日报数据保留一年，月报数据保留一年，每月自动备份。3.2、对历史数据进行日、月检索，并具备对历史数据库的数据进行操作。3.3、对任一数据进行日、月统计，并指明该数据在该日的最大值、最小以及出现的时间，该数据在某月的最大值、最小值、平均值。3.4、保留告警事件(形状变位、线路越限、保护告警)200个事件。3.5、对历史数据库中一月内的日报数据可进行回顾打印。4、信息处理： 根据远动采集有关信息，实际遥测、遥信、功率总加值、电能累加值。5、打印功能：5.1、功率总加，电能总加计算。5.2、24小时最大值、最小值、平均值、月最大值、最小值、平均值。5.3、负荷率，功率因数数值。5.4、其它辅助报表等。6、在线维护功能：6.1、各种类型的画面报表的在线编辑功能。6.2、前景数据的画面报表的在线编辑功能。6.3、数据库部分内容的在线修改。 （二）电控装置的组成及功能电控装置由操作台、PLC控制柜、测速装置、声音报警及预告装置、闸开关、电缆、胶带机保护装置等组成。 1、操作台：操作台配触摸屏，完成设备的起停操作，数字显示胶带速度、电机电流、电机温度、沿线急停信号位置等，并设胶带机运行状态及故障状态的LED显示功能，设有集中自动、单机就地、单机手动、验带四种工作方式选择功能。 1.1.1 、 集控方式：本带式输送机控制装置作为双江水电站运输线监控系统的一个分站，接受来自中央监控系统