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

關鍵詞：帶式輸送機；現狀；發展趨勢

中圖號：TD528 文獻標識碼：A

1 國外帶式輸送機技術的現狀

國外帶式輸送機技術的發展很快，其主要表現在2個方面：一方面是帶式輸送機的功能多元化、應用范圍擴大化，如高傾角帶輸送機、管狀帶式輸送機、空間轉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與裝備有了巨大的發展，尤其是長距離、大運量、高帶速等大型帶式輸送機已成為發展的主要方向，其核心技術是開發應用于了帶式輸送機動態分析與監控技術，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到表1所示的主要技術指標，其關鍵技術與裝備有以下幾個特點：

⑴設備大型化。其主要技術參數與裝備均向著大型化發展，以滿足年產300~500萬t以上高產效率高集約化生產的需要。

⑵應用動態分析技術和機電一體化、計算機監控等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態監測與監控，大大地降低了輸送帶的動張力，設備運行性能好，運輸效率高。

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

⑷新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含CST等在內的各種先進的大功率驅動裝置與調速裝置、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速裝置，運輸能力達3000 t/h以上，它的機尾與新型轉載機（如美國久益公司生產的S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業少、生產效率高。

表1 國外帶式輸送機的主要技術指標

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

國外300~500萬t/a高產效率高礦井

主參數

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

驅動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，

2 國內帶式輸送機技術的現狀

我國生產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“日產萬噸綜采設備”項目的實施，帶式輸送機的技術水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產呂開發都取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產效率高工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內空白，并對帶式輸送機的減低關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發，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，驅動系統采用調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特征指標如表2所示。

表2 國內帶式輸送機的主要技術指標

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

主參數 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

驅動總功率/kW 1200～2000 1500～3000，

3 國內外帶式輸送機技術的差距

3.1 大型帶式輸送機的關鍵核心技術上的差距

⑴帶式輸送機動態分析與監測技術 長距離、大功率帶式輸送機的技術關鍵是動態設計與監測，它是制約大型帶式輸送機發展的核心技術。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計規范，設計中對輸送帶使用了很高的安全系統（一般取n=10左右），與實際情況相差很遠。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動裝置的起、制動力的動態響應是一個非常復雜的過程，而不能簡單地用剛體力學來解釋和計算。已開發了帶式輸送機動態設計方法和應用軟件，在大型輸送機上對輸送機的動張力進行動態分析與動態監測，降低輸送帶的安全系統，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計達到了水平（輸送帶安全系數n=5～6），并使輸送機的設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與功率均衡技術 長距離大運量帶式輸送機由于功率大、距離長且多機驅動，必須采用軟起動方式來降低輸送機制動張力，特別是多電機驅動時。為了減少對電網的沖擊，軟起動時應有分時慢速起動；還要控制輸送機起動加速度0.3～0.1 m/s2，解決承載帶與驅動帶的帶速同步問題及輸送帶涌浪現象，減少對元部件的沖擊。由于制造誤差及電機特性誤差，各驅動點的功率會出現不均衡，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加以控制，并提高平衡精度。國內已大量應用調速型液力偶合器來實現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。但其調節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，調速型液力偶合器雖然實現軟啟動與功率平衡，但還需研制適合長距離的無級液力調速裝置。當單機功率>500 kW時，可控CST軟起動顯示出優越性。由于可控軟起動是將行星齒輪減速器的內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來實現軟起動與功率平衡，其調節精度可達98% 以上。但價格昂貴，急需國產化。

3.2 技術性能上差距

我國帶式輸送機的主要性能與參數已不能滿足高產效率高礦井的需要，尤其是順槽可伸縮帶式輸送機的關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，國外產品可達4×970 kW，國產帶式輸送機的裝機功率約為國外產品的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 隨著高產效率高工作面的不斷出現，要求順槽可伸縮帶式輸送機機尾隨著工作面的快速推進而快速自移。國內自移機尾主要依賴進口，主要有2種：（a）隨轉載機一起移動的由英國LONGWALL公司生產的自移機尾裝置。（b）德國DBT公司生產的自移機尾裝置。前者只有一個推進油缸，后者則有2個推進油缸。LONGWALL公司生產的自稱機尾用于在國內帶寬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。德國生產的自移機尾在國內使用效果優于前者，水平、垂直2個方向均有調偏油缸，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構和絞車紅緊為主，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。國外采用結構先進的開放式儲帶裝置和高精度的大扭矩、大行程自動張緊設備，托輥小車能自動隨輸送帶伸縮到位。輸送帶有易跑偏，不會出現脫軌現象。

⑻輸送機品種 機型品種少，功能單一，使用范圍受限，不能充分發揮其效能，如拓展運人、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用；另外，我國煤礦的地質條件差異很大，在運輸系統的布置上經常會出現一些特殊要求，如彎曲、大傾角（>+25°）垂直提升等，應開發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%，國外達母帶的70%～75%。

⑶托輥壽命 我國現有的托輥技術與國外比較，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用于帶式輸送機上，使用面廣，經濟效益顯著。我國輸送機托輥壽命為2萬h，國外托輥壽命5～9萬h，國產托輥壽命僅為國外產品的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 控制系統上差距

⑴驅動方式 我國為調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、CST可控傳動系統等，控制精度較高。

⑵監控裝置 國外輸送機已采用可編程序控制器PLC，開發了先進的程序軟伯與綜合電源繼電器控制技術以及數據采信、處理、存儲、傳輸、故障診斷與查詢等完整自動監控系統。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裝置外，近年又開發了很多新型監測裝置：傳動滾筒、變向滾筒及托輥組的溫度監測系統；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測系統；防爆電子輸送帶秤自動計量系統。這些新型保護系統我國基本處于空白。而我國現有的打滑、堆煤、溜煤眼滿倉保護，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的發展趨勢

4.1 設備大型化、提高運輸能力

為了適應高產效率高集約化生產的需要，帶式輸送機的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發展的必然趨勢，也是高產效率高礦井運輸技術的發展方向。在今后的10a內輸送量要提高到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到3000m。對于鋼繩芯強力帶式輸送機需加長5000m以上，單機驅動功率要求達到1000～1500 kW，輸送帶抗拉強度達到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的發展，隨著高產效率高工作面的出現及煤炭科技的不斷發展，原有的可伸縮帶式輸送機，無論是主參數，還是運行性能都難以適應高產效率高工作面的要求，煤礦現場急需主參數更大、技術更先進、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的設計水平，接近并趕上國外先進工業國的技術水平。其包含7個方面的關鍵技術：⑴帶式輸送機動態分析與監控技術；⑵軟起動與功率平衡技術；⑶中間驅動技術；⑷自動張緊技術；⑸新型高壽命高速托輥技術；⑹快速自移機尾技術；⑺效率高儲帶技術。

4.2 提高元部件性能和可靠性

設備開機率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進一步完善和提高現有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態分析與監控技術、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、運料或雙向運輸等功能，做到一機多用，使其發揮經濟效益。開發特殊型帶式輸送機，如彎曲帶式輸送機、大傾角或垂直提升輸送機等。