摘 要：分析了國(guó)內(nèi)外皮帶輸送機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展差距，特別是大型帶式輸送機(jī)的核心技術(shù)（包括帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測(cè)技術(shù)、可控軟起動(dòng)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(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

中圖號(hào)：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 國(guó)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀

國(guó)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面是帶式輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速等大型帶式輸送機(jī)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(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。目前，在煤礦井下使用的帶式輸送機(jī)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(gè)特點(diǎn)：

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(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù)，采用大功率軟起動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù)，對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動(dòng)張力，設(shè)備運(yùn)行性能好，運(yùn)輸效率高。

⑶采用多機(jī)驅(qū)動(dòng)與中間驅(qū)動(dòng)及其功率平衡、輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù)，使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(jī)尾等。如英國(guó)FSW生產(chǎn)的FSW1200/（2~3）×400（600）工作面順槽帶式輸送機(jī)就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運(yùn)輸能力達(dá)3000 t/h以上，它的機(jī)尾與新型轉(zhuǎn)載機(jī)（如美國(guó)久益公司生產(chǎn)的S500E）配套，可隨工作面推移而自動(dòng)快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。

表1 國(guó)外帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)

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

國(guó)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(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī)

運(yùn)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(dòng)總功率/kW 1200～2000 1500～3000，

2 國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國(guó)家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)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(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)效率高工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)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(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動(dòng)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(guó)煤礦井下用帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)特征指標(biāo)如表2所示。

表2 國(guó)內(nèi)帶式輸送機(jī)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(jī) 大巷與斜井固定式強(qiáng)力帶式輸送機(jī)

運(yùn)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(dòng)總功率/kW 1200～2000 1500～3000，

3 國(guó)內(nèi)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的差距

3.1 大型帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵核心技術(shù)上的差距

⑴帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)測(cè)技術(shù) 長(zhǎng)距離、大功率帶式輸送機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)，它是制約大型帶式輸送機(jī)發(fā)展的核心技術(shù)。目前我國(guó)用剛性理論來分析研究帶式輸送機(jī)并制訂計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)中對(duì)輸送帶使用了很高的安全系統(tǒng)（一般取n=10左右），與實(shí)際情況相差很遠(yuǎn)。實(shí)際上輸送帶是粘彈性體，長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)其輸送帶對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的起、制動(dòng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，而不能簡(jiǎn)單地用剛體力學(xué)來解釋和計(jì)算。已開發(fā)了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用軟件，在大型輸送機(jī)上對(duì)輸送機(jī)的動(dòng)張力進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，降低輸送帶的安全系統(tǒng)，大大延長(zhǎng)使用壽命，確保了輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，從而使大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)達(dá)到了水平（輸送帶安全系數(shù)n=5～6），并使輸送機(jī)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(dòng)技術(shù)與功率均衡技術(shù) 長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)由于功率大、距離長(zhǎng)且多機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須采用軟起動(dòng)方式來降低輸送機(jī)制動(dòng)張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，軟起動(dòng)時(shí)應(yīng)有分時(shí)慢速起動(dòng)；還要控制輸送機(jī)起動(dòng)加速度0.3～0.1 m/s2，解決承載帶與驅(qū)動(dòng)帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現(xiàn)象，減少對(duì)元部件的沖擊。由于制造誤差及電機(jī)特性誤差，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率會(huì)出現(xiàn)不均衡，一旦某個(gè)電機(jī)功率過大將會(huì)引起燒電機(jī)事故，因此，各電機(jī)之間的功率平衡應(yīng)加以控制，并提高平衡精度。國(guó)內(nèi)已大量應(yīng)用調(diào)速型液力偶合器來實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)與功率平衡，解決了長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)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(guó)外相比還有一定差距。此外，長(zhǎng)距離大功率帶式輸送機(jī)除了要求一個(gè)運(yùn)煤帶速外，還需要一個(gè)驗(yàn)帶的帶速，調(diào)速型液力偶合器雖然實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與功率平衡，但還需研制適合長(zhǎng)距離的無級(jí)液力調(diào)速裝置。當(dāng)單機(jī)功率>500 kW時(shí)，可控CST軟起動(dòng)顯示出優(yōu)越性。由于可控軟起動(dòng)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(dòng)）。通過比例閥及控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)與功率平衡，其調(diào)節(jié)精度可達(dá)98% 以上。但價(jià)格昂貴，急需國(guó)產(chǎn)化。

3.2 技術(shù)性能上差距

我國(guó)帶式輸送機(jī)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(jī)的關(guān)鍵元部件及其功能如自移機(jī)尾、效率高儲(chǔ)帶與張緊裝置等與國(guó)外有著很大差距。

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

⑵運(yùn)輸能力 我國(guó)帶式輸送機(jī)運(yùn)量為3000 t/h，國(guó)外已達(dá)5500 t/h。

⑶輸送帶寬度 我國(guó)帶式輸送機(jī)為1400 mm，

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

⑸工作面順槽運(yùn)輸長(zhǎng)度 我國(guó)為3000 m，國(guó)外為7300m。

⑹自移機(jī)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(jī)機(jī)尾隨著工作面的快速推進(jìn)而快速自移。國(guó)內(nèi)自移機(jī)尾主要依賴進(jìn)口，主要有2種：（a）隨轉(zhuǎn)載機(jī)一起移動(dòng)的由英國(guó)LONGWALL公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。（b）德國(guó)DBT公司生產(chǎn)的自移機(jī)尾裝置。前者只有一個(gè)推進(jìn)油缸，后者則有2個(gè)推進(jìn)油缸。LONGWALL公司生產(chǎn)的自稱機(jī)尾用于在國(guó)內(nèi)帶寬1.2 m的輸送機(jī)上，缺點(diǎn)是自移機(jī)尾輸送帶的跑偏量太小，糾偏能力弱，剛性差。德國(guó)生產(chǎn)的自移機(jī)尾在國(guó)內(nèi)使用效果優(yōu)于前者，水平、垂直2個(gè)方向均有調(diào)偏油缸，糾偏能力強(qiáng)。因此，前者還需完善，后者則需研制。但對(duì)自移機(jī)尾的要求是共同的，既要滿足輸送機(jī)正常工作時(shí)防滑的要求，又要滿足在輸送機(jī)不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)快速自移。

⑺效率高儲(chǔ)帶與張緊裝置 我國(guó)采用封閉式儲(chǔ)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(shí)，托輥小車不自移，需人工推移，檢修麻煩。國(guó)外采用結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開放式儲(chǔ)帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動(dòng)張緊設(shè)備，托輥小車能自動(dòng)隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。

⑻輸送機(jī)品種 機(jī)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(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ埽龅揭粰C(jī)多用；另外，我國(guó)煤礦的地質(zhì)條件差異很大，在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會(huì)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(jī)種帶式輸送機(jī)。

3.3 可靠性、壽命上的差距

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

⑵輸送帶接頭強(qiáng)度 我國(guó)輸送帶接頭強(qiáng)度為母帶的50%～65%，國(guó)外達(dá)母帶的70%～75%。

⑶托輥壽命 我國(guó)現(xiàn)有的托輥技術(shù)與國(guó)外比較，壽命短、速度低、阻力大，而美國(guó)等使用的新型注油托輥，其運(yùn)行阻力小，軸承采用稀油潤(rùn)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(jī)上，使用面廣，經(jīng)濟(jì)效益顯著。我國(guó)輸送機(jī)托輥壽命為2萬h，國(guó)外托輥壽命5～9萬h，國(guó)產(chǎn)托輥壽命僅為國(guó)外產(chǎn)品的30%～40%。

⑷輸送機(jī)減速器壽命 我國(guó)輸送機(jī)減速器壽命2萬h，國(guó)外減速器壽命7萬h。

⑸帶式輸送機(jī)上下運(yùn)行時(shí)可靠性差

3.4 控制系統(tǒng)上差距

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

⑵監(jiān)控裝置 國(guó)外輸送機(jī)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(chǔ)、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。我國(guó)輸送機(jī)僅采用了中檔可編程序控制器來控制輸送機(jī)的啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)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(dòng)、帶速同步、功率平衡等功能，但沒有自動(dòng)臨近裝置，沒有故障診斷與查詢等。

⑶輸送機(jī)保護(hù)裝置 國(guó)外帶式輸送機(jī)除安裝防止輸送帶跑偏、打滑、撕裂、過滿堵塞、自動(dòng)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(cè)裝置：傳動(dòng)滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；煙霧報(bào)警及自動(dòng)消防滅火裝置；纖維織輸送帶縱撕裂及接頭監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；防爆電子輸送帶秤自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國(guó)基本處于空白。而我國(guó)現(xiàn)有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉(cāng)保護(hù)，防跑偏、超溫灑水，煙霧報(bào)警裝置的可靠性、靈敏性、壽命都較低。

4 煤礦帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 設(shè)備大型化、提高運(yùn)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(jī)的輸送能力要加大。長(zhǎng)距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是高產(chǎn)效率高礦井運(yùn)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(zhǎng)度對(duì)于可伸縮帶式輸送機(jī)要達(dá)到3000m。對(duì)于鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)需加長(zhǎng)5000m以上，單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率要求達(dá)到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強(qiáng)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(jī)，無論是主參數(shù)，還是運(yùn)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(chǎng)急需主參數(shù)更大、技術(shù)更先進(jìn)、性能更可靠的長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率順槽可伸縮帶式輸送機(jī)，以提高我國(guó)帶式輸送機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)水平，接近并趕上國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)的技術(shù)水平。其包含7個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：⑴帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)；⑵軟起動(dòng)與功率平衡技術(shù)；⑶中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)；⑷自動(dòng)張緊技術(shù)；⑸新型高壽命高速托輥技術(shù)；⑹快速自移機(jī)尾技術(shù)；⑺效率高儲(chǔ)帶技術(shù)。

4.2 提高元部件性能和可靠性

設(shè)備開機(jī)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(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、效率高貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等，使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提高。

4.3 擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化

拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用，使其發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機(jī)，如彎曲帶式輸送機(jī)、大傾角或垂直提升輸送機(jī)等。