摘 要：分析了國內(nèi)外皮帶輸送機的現(xiàn)狀與發(fā)展差距，特別是大型帶式輸送機的核心技術(shù)（包括帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù)、可控軟起動技術(shù)與功率均衡技術(shù)）、設(shè)備性能及其可靠性、壽命等，論述了帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中圖號：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 國外帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀

國外帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個方面：一方面是帶式輸送機的功能多元化、應(yīng)用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機等各種機型；另一方面是帶式輸送機本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機的運行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的帶式輸送機已達(dá)到表1所示的主要技術(shù)指標(biāo)，其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下幾個特點：

⑴設(shè)備大型化。其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300~500萬t以上高產(chǎn)效率高集約化生產(chǎn)的需要。

⑵應(yīng)用動態(tài)分析技術(shù)和機電一體化、計算機監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動與自動張緊技術(shù)，對輸送機進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力，設(shè)備運行性能好，運輸效率高。

⑶采用多機驅(qū)動與中間驅(qū)動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術(shù)，使輸送機單機運行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動的可靠性。

⑷新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù)。如包含CST等在內(nèi)的各種先進(jìn)的大功率驅(qū)動裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、效率高貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國FSW生產(chǎn)的FSW1200/（2~3）×400（600）工作面順槽帶式輸送機就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運輸能力達(dá)3000 t/h以上，它的機尾與新型轉(zhuǎn)載機（如美國久益公司生產(chǎn)的S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。

表1 國外帶式輸送機的主要技術(shù)指標(biāo)

Tab.1 The main technical parameters of belt conveyer in overseas

國外300~500萬t/a高產(chǎn)效率高礦井

主參數(shù)

順槽可伸縮帶式輸送機 大巷與斜井固定式強力帶式輸送機

運距/m 2000～3000 ﹥3000

帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000

驅(qū)動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，

2 國內(nèi)帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀

我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，帶式輸送機的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設(shè)備、高產(chǎn)效率高工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內(nèi)空白，并對帶式輸送機的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。目前，我國煤礦井下用帶式輸送機的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表2所示。

表2 國內(nèi)帶式輸送機的主要技術(shù)指標(biāo)

Tab.2 The main technical parameters of the belt conveyer in China

主參數(shù) 順槽可伸縮帶式輸送機 大巷與斜井固定式強力帶式輸送機

運距/m 2000～3000 ﹥3000

帶速/m.s-1 3.5～4 4～5，

輸送量/t.h-1 2500～3000 3000～4000

驅(qū)動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，

3 國內(nèi)外帶式輸送機技術(shù)的差距

3.1 大型帶式輸送機的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距

⑴帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)測技術(shù) 長距離、大功率帶式輸送機的技術(shù)關(guān)鍵是動態(tài)設(shè)計與監(jiān)測，它是制約大型帶式輸送機發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國用剛性理論來分析研究帶式輸送機并制訂計算方法和設(shè)計規(guī)范，設(shè)計中對輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取n=10左右），與實際情況相差很遠(yuǎn)。實際上輸送帶是粘彈性體，長距離帶式輸送機其輸送帶對驅(qū)動裝置的起、制動力的動態(tài)響應(yīng)是一個非常復(fù)雜的過程，而不能簡單地用剛體力學(xué)來解釋和計算。已開發(fā)了帶式輸送機動態(tài)設(shè)計方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進(jìn)行動態(tài)分析與動態(tài)監(jiān)測，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長使用壽命，確保了輸送機運行的可靠性，從而使大型帶式輸送機的設(shè)計達(dá)到了水平（輸送帶安全系數(shù)n=5～6），并使輸送機的設(shè)備成本尤其是輸送帶成本大為降低。

⑵可靠的可控軟起動技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長距離大運量帶式輸送機由于功率大、距離長且多機驅(qū)動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅(qū)動時。為了減少對電網(wǎng)的沖擊，軟起動時應(yīng)有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度0.3～0.1 m/s2，解決承載帶與驅(qū)動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅(qū)動點的功率會出現(xiàn)不均衡，一旦某個電機功率過大將會引起燒電機事故，因此，各電機之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實現(xiàn)輸送機的軟起動與功率平衡，解決了長距離帶式輸送機的起動與功率平衡及同步性問題。但其調(diào)節(jié)精度及可靠性與國外相比還有一定差距。此外，長距離大功率帶式輸送機除了要求一個運煤帶速外，還需要一個驗帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實現(xiàn)軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調(diào)速裝置。當(dāng)單機功率>500 kW時，可控CST軟起動顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈與濕式磨擦離合器組合而成（即粘性傳動）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實現(xiàn)軟起動與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá)98% 以上。但價格昂貴，急需國產(chǎn)化。

3.2 技術(shù)性能上差距

我國帶式輸送機的主要性能與參數(shù)已不能滿足高產(chǎn)效率高礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機尾、效率高儲帶與張緊裝置等與國外有著很大差距。

⑴裝機功率 我國工作面順槽可伸縮帶式輸送機，國外產(chǎn)品可達(dá)4×970 kW，國產(chǎn)帶式輸送機的裝機功率約為國外產(chǎn)品的30%～40%，固定帶式輸送機的裝機功率相差更大。

⑵運輸能力 我國帶式輸送機運量為3000 t/h，國外已達(dá)5500 t/h。

⑶輸送帶寬度 我國帶式輸送機為1400 mm，

⑷帶速 由于受托輥轉(zhuǎn)速的限制，我國帶式輸送機帶速為4m/s，國外為5m/s以上。

⑸工作面順槽運輸長度 我國為3000 m，國外為7300m。

⑹自移機尾 隨著高產(chǎn)效率高工作面的不斷出現(xiàn)，要求順槽可伸縮帶式輸送機機尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。國內(nèi)自移機尾主要依賴進(jìn)口，主要有2種：（a）隨轉(zhuǎn)載機一起移動的由英國LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。（b）德國DBT公司生產(chǎn)的自移機尾裝置。前者只有一個推進(jìn)油缸，后者則有2個推進(jìn)油缸。LONGWALL公司生產(chǎn)的自稱機尾用于在國內(nèi)帶寬1.2 m的輸送機上，缺點是自移機尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國生產(chǎn)的自移機尾在國內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直2個方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對自移機尾的要求是共同的，既要滿足輸送機正常工作時防滑的要求，又要滿足在輸送機不停機的情況下實現(xiàn)快速自移。

⑺效率高儲帶與張緊裝置 我國采用封閉式儲帶結(jié)構(gòu)和絞車紅緊為主，張緊小車易脫軌，輸送帶易跑偏，輸送帶伸縮時，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設(shè)備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。

⑻輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發(fā)揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ?，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會出現(xiàn)一些特殊要求，如彎曲、大傾角（>+25°）垂直提升等，應(yīng)開發(fā)特殊型專用機種帶式輸送機。

3.3 可靠性、壽命上的差距

⑴輸送帶抗拉強度 我國生產(chǎn)的織物整芯阻燃輸送帶為2500 N/mm，國外為3150 N/mm。鋼絲繩芯阻燃輸送帶4000 N/mm，國外為7000 N/mm。

⑵輸送帶接頭強度 我國輸送帶接頭強度為母帶的50%～65%，國外達(dá)母帶的70%～75%。

⑶托輥壽命 我國現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國等使用的新型注油托輥，其運行阻力小，軸承采用稀油潤滑，大大地提高了托輥的使用壽命，并可作為高速托輥應(yīng)用于帶式輸送機上，使用面廣，經(jīng)濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產(chǎn)托輥壽命僅為國外產(chǎn)品的30%～40%。

⑷輸送機減速器壽命 我國輸送機減速器壽命2萬h，國外減速器壽命7萬h。

⑸帶式輸送機上下運行時可靠性差

3.4 控制系統(tǒng)上差距

⑴驅(qū)動方式 我國為調(diào)速型液力偶合器和硬齒面減速器，國外傳動方式多樣，如BOSS系統(tǒng)、CST可控傳動系統(tǒng)等，控制精度較高。

⑵監(jiān)控裝置 國外輸送機已采用可編程序控制器PLC，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術(shù)以及數(shù)據(jù)采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監(jiān)控系統(tǒng)。我國輸送機僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機的啟動、正常運行、停機等工作過程。雖然能與可控啟（制）支裝置配合使用，達(dá)到可控啟（制）動、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。

⑶輸送機保護(hù)裝置 國外帶式輸送機除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動灑水降塵等保護(hù)裝置外，近年又開發(fā)了很多新型監(jiān)測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測系統(tǒng)；煙霧報警及自動消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動計量系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國基本處于空白。而我國現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。

4 煤礦帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 設(shè)備大型化、提高運輸能力

為了適應(yīng)高產(chǎn)效率高集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)效率高礦井運輸技術(shù)的發(fā)展方向。在今后的10a內(nèi)輸送量要提高到3000～4000 t/h，還速提高4～6m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機要達(dá)到3000m。對于鋼繩芯強力帶式輸送機需加長5000m以上，單機驅(qū)動功率要求達(dá)到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強度達(dá)到6000 N/mm（鋼繩芯）和2500 N/mm（鋼繩芯）。尤其是煤礦井下順槽可伸縮輸送技術(shù)的發(fā)展，隨著高產(chǎn)效率高工作面的出現(xiàn)及煤炭科技的不斷發(fā)展，原有的可伸縮帶式輸送機，無論是主參數(shù)，還是運行性能都難以適應(yīng)高產(chǎn)效率高工作面的要求，煤礦現(xiàn)場急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的長距離、大運量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機，以提高我國帶式輸送機技術(shù)的設(shè)計水平，接近并趕上國外先進(jìn)工業(yè)國的技術(shù)水平。其包含7個方面的關(guān)鍵技術(shù)：⑴帶式輸送機動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；⑵軟起動與功率平衡技術(shù)；⑶中間驅(qū)動技術(shù)；⑷自動張緊技術(shù)；⑸新型高壽命高速托輥技術(shù)；⑹快速自移機尾技術(shù)；⑺效率高儲帶技術(shù)。

4.2 提高元部件性能和可靠性

設(shè)備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如高性能可控軟起動技術(shù)、動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、效率高貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進(jìn)一步的提高。

4.3 擴大功能，一機多用化

拓展運人、運料或雙向運輸?shù)裙δ?，做到一機多用，使其發(fā)揮經(jīng)濟效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。