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浅谈龙滩水电站大法坪砂石加工系统生产工艺及设备选型与扩容改造
王亚军

摘 要：龙滩水电站大法坪砂石加工系统实施方案，是在原投标方案的基础上，经过重新勘察和测量，聘请一些专家和设计院人员进行咨询，对关键设备技术参数、性能等进一步考查的基础上，经专家评审后调整形成方案。系统主要设备（破碎、筛分设备）生产运行初期按混凝土高峰时段浇筑强度25万m3/月进行配置，因产量不能满足大坝混凝土浇筑高峰期用料需求，提出对系统进行了扩容改造。改造后的系统工艺可靠、布局合理，生产能力满足设计要求，砂石料质量稳定。2005年11月生产销售84.9万吨、12月生产销售95.5万吨，连续两月创新全国水电工程人工砂石系统产销量最高纪录，满足了大坝混凝土浇筑高峰期43万m3/月的供料需求。可为国内即将新建的大型、特大型水电工程人工砂石加工系统提供借鉴。
关键词：龙滩水电站 大法坪砂石加工系统 生产工艺 设备选型 扩容改造
1工程概况
龙滩水电站大法坪砂石加工系统（以下简称砂石系统）位于坝址右岸下游约4.5km（直线距离）处，主要担负龙滩水电站Ⅲ标（包括大坝和围堰工程）共计约641.63万m3混凝土（大坝按375.00m水位建设时）所需骨料的生产任务，其中碾压混凝土431.96万m3，常规混凝土209.67万m3。共需生产成品砂石料1412万t，其中粗骨料939万t、细骨料473万t。砂石系统实施方案，是在原投标方案的基础上，经过重新勘察和测量，聘请一些专家和设计院人员进行咨询，对关键设备技术参数、性能等进一步考查的基础上，提出初步方案，经专家评审后，进一步调整形成的方案。考虑到龙滩大坝工程按400.00m水位建设的可能性，砂石系统按混凝土高峰时段浇筑强度30万m3/月确定生产规模，并进行工艺流程设计，但砂石系统主要设备（破碎、筛分设备）初期按混凝土高峰时段浇筑强度25万m3/月进行配置。
按混凝土高峰时段浇筑强度30万m3/月计算，砂石系统设计处理能力2500t/h，设计生产能力2000t/h。按混凝土高峰时段浇筑强度25万m3/月计算，砂石系统设计处理能力2000t/h，设计生产能力1600t/h。根据大坝混凝土使用级配要求，砂石系统按生产三级配碾压混凝土骨料为主，同时也能生产四级配混凝土骨料进行设计。
砂石系统由大法坪灰岩料场（含转料仓）、料场进场公路、移动式破碎站、半成品堆场、预筛分与洗石车间、筛分车间、中细碎车间、超细碎车间（制砂）、检查筛分车间、成品堆场、给排水工程、废水处理工程、供配电工程及辅助设施等组成。
砂石系统由葛洲坝集团公司和广西水电工程局组成的联营体（简称葛桂联营体）承建安装和运行管理，长峡龙滩工程建设监理部只承担生产运行及设备监理。
2砂石系统生产工艺流程与设备配置和选型
2.1料场开采运输
砂石系统料源取自大法坪料场，料场岩性为二迭系灰岩，可采储量1467万m3。料场北、东、东南为三面临空悬崖，西、西南面与较高山体相连。料场山顶高程824m，山脚的砂石系统布置区地面高程约405m，高差约420m。 根据招标文件和投标文件，粗碎配置3台LT140（芬兰Metso）移动破碎机，单台移动破碎机处理能力为1000t/h，考虑到设备负荷系数，可以满足设计处理能力2500t/h的要求。料场开采运输采用移动式破碎站和2个溜井和平洞运输方式，从可靠性和经济性分析，这种运输方式最为合理。但是从料场实测地形情况看，3台移动破碎机的布置很困难。在实施过程中考虑到采石场初期场地较狭小，生产强度不高，且该设备在国内属首次应用，决定先采购两台套待积累使用经验后再确定是否采用第三台套。结合现场的地形条件，经过一些专家的认真论证，维持料场移动式破碎机和移动胶带机的技术方案，将破碎料（半成品）垂直运输方式由原来的溜井方式调整为转料仓分段转料的方式，即采用移动式破碎站和一、二级转料仓代替，转料仓之间采用胶带机运输。
采石场初期开采范围较小时，采用汽车运输，当采场范围允许时，则采用移动式、半移动式胶带机作为水平运输的手段。采场的施工布置为：在786~762m高程的两个采层时，将移动式破碎机固定于732m高程上。爆破料用挖掘机装汽车运至744m高程的卸料平台上向移动式破碎机供料破碎。移动式破碎机在降段时可沿着场内施工道路的斜坡自行下降。输往转料仓的胶带机应预先架设。转料的车辆及移动式胶带机随装料位置的变化而移动。(见料场开采工艺流程简图)
料场开采工艺流程简图
2.2 砂石系统总工艺
砂石系统根据料场与砂石料加工系统地形高差大的特点；料场岩性为石灰岩，较易破碎，磨蚀性小的特点；碾压混凝土用砂和常规混凝土用砂石粉含量要求不同的特点；混凝土浇筑强度高，同时供应碾压混凝土骨料和常规混凝土骨料，骨料级配以三级配为主，又能生产四级配等特点。工艺设计能灵活调整，总体工艺流程选用四段破碎，湿法生产的工艺，粗碎、中碎开路生产，细碎和筛分构成闭路，超细碎和检查筛分构成部分闭路，并补充棒磨机开路生产和石粉回收作为砂细度模数和石粉含量调节的总体工艺方案，满足混凝土浇筑的需要。(砂石系统生产工艺流程图略)
2.3砂石系统总布置及设备配置
砂石系统主要车间布置在料场及山脚下的山间盆地内。系统在东南区已建有混凝土路面的12#公路。在488m高程处已建有35kV变电所。在东面已建有长距离胶带运输机，成品砂石料的输出必须与此运输线相接。砂石系统由一、二级转料仓、半成品堆场、预筛分与洗石车间、筛分车间、中细碎车间、制砂车间、棒磨车间、石粉回收装置和成品砂石料仓组成。
2.3.1 预筛分
预筛分车间原设计的2台2YKR3052调整为2台USK3060，增加了筛分处理能力，筛网孔径为150mm和80mm，＜80mm的料进入洗石机，80~150mm的石料输往成品料仓（生产四级配时）或细碎车间，＞150m的石料进入中碎车间反击式破碎机破碎。
2.3.2 洗石脱泥
工艺流程中安排洗石脱泥工序，与投标方案相同，选用进口的圆筒洗石机，经预筛分后的＜80mm的石料送入圆筒洗石机，洗后的石料由胶带机输送至筛分车间调节料仓，而泥和＜5m的石屑进入螺旋洗砂机脱水，溢流水进入废水池。
2.3.3中碎
中碎车间的设备配置与投标方案相同，即采用3台NP1520反击式破碎机，破碎后的石料由胶带机输送至筛分车间调节料仓，进行冲洗筛分分级。
2.3.4筛分
筛分设备配置在投标方案的基础上有所增加，由原6组（每组筛由2USK3060筛和3YKR2460筛组成）增加至8组，筛网孔径为80mm、40mm、20mm及5mm、3mm。经筛分后，大于80mm的石料及40～80mm的一部份石料返回细碎（进一步破碎），一部份输往成品料仓。20～40mm和筛下的＜20mm的碎石一部份输往成品料仓，一部分进入超细碎（制砂）车间立轴冲击式破碎机和棒磨车间制砂，立轴冲击式破碎机破碎料进入检查筛分。
2.3.5细碎
细碎的设备配置与投标方案有所差别，即采用3台NP1315反击式破碎机代S300替圆锥破碎机。细碎主要功能是将大于40mm的碎石破碎成中、小石。生产三级配砼用骨料时，20～40mm的碎石大部份进入立轴冲击式破碎机制砂。
2.3.6检查筛分
检查筛分为湿式筛分，设置了3YKR2460园振动筛6台，筛网孔径为20mm 、5mm和3mm。检查筛分将≦20mm的混合料进行筛分后，一部分20～40mm中石和5～20mm的小石进入成品料仓，一部份同3mm以上颗粒作为混合料进入制砂调节料仓供立式冲击破碎机和棒磨机制砂，3mm以下颗粒经螺旋洗砂机输送至成品砂仓。
2.3.7立式冲击式破碎机与棒磨机联合制砂
采用立式冲击式破碎机与棒磨机联合制砂生产工艺，配置了RP109型立式冲击破碎机3台，并预留1台位置。
棒磨机制砂对灰岩料是比较适宜的，其生产稳定，调整较方便，所生产砂的级配较好，因此调整后的棒磨机数量由投标时的3台增至6台，并留有2台的位置。
2.3.8细砂与石粉回收
细砂与石粉回收采用美国DERRICK公司的细砂与石粉回收装置，型号、规格（2E48-120W-4A）不变，采用3台套，预留1台套位置，留有调整的空间，在某些时段，若石粉有剩余时，由设置的石粉堆料仓作临时堆存。在某些时段石粉不够时，则在石粉仓用机械和人工取粉返参。
2.4砂石系统供水与废水处理
砂石系统设计总需水量为5000 m3/h ，其中供水系统设计供水能力为2500 m3/h（由红水河取水），废水处理厂回收能力为≮2500 m3/h ，废水处理能力按4500 m3/h设计。供水系统总共由四级泵站和高位水池组成供水系统工艺上没有大的调整。但一级取水的供水量增加500m3/h，因此取水泵站和水厂的规模相应的进行扩容调整。废水处理系统由废水处理池、刮泥机、泥浆泵和箱式压滤机及弃渣处理区组成。
2.4.1砂石系统供水工艺及布置
砂石系统的供水工艺及布置与投标方案一致，即供水工艺与布置不变，取水泵站结构形式不变。取水泵的数量不变，但取水泵由卧式离心泵改为立式离心泵，相应的泵站结构尺寸有所调整，取水口方向移向下游。高位水池的位置移至14#公路与12#公路交点附近的山坡上。
2.4.2砂石系统废水处理工艺及布置
废水处理系统原设计为压滤机和幅流沉淀池的处理工艺。在施工设计时考虑到采用意大利的环保清淤系统进行废水的处理和输渣，工艺和设备上更简单、可靠些。经论证，调整为修建废水处理池和堆渣库，并采用劲马系统的方案。根据大法坪系统场地的重新布置，成品砂堆场、12#公路与场内道路之间形成一个较大的污水处理池。当蓄水深度为8m~10m时，总容积为 10万m3~15万m3。用这个大的平流沉淀池代替原设计的幅流沉淀池。澄清的回收水从出水管引到调节水池处。经沉淀的泥沙采用劲马泵进行疏浚，劲马泵置于浮箱式船体上，船体上设有泵体提升架、卷扬系统、空气分配器、控制箱、牵引卷扬机等。空压机房设于岸上。沉沙池的净化回收水通过管道引入调节水池。劲马泵输泥管道通过长距离胶带机3#洞引向龙滩沟。
堆渣库设于龙滩沟胶带机堤坝上游侧，胶带机坝用洞渣料加宽，坡度降缓，经修整后，覆上土工布。经测量，库区的堆渣量达69万m3（离胶带机坝顶5m处）。在已设的排水主涵管的进水口端设有滤水井。库区长度大于360m，渣中的离析水经过长距离沉淀净化以及滤水井的作用，可达到排放要求。
2.5供电与电气控制系统
供电系统的设计项目有10kv供电线路、低压供电线路、配电所、防雷与接地以及照明工程等部份，共设有配电所8处。电气控制系统分为中央集中控制和现地控制两种方式。中央控制设有上位工控机。包括软件硬件模拟显示屏及操作控制台。控制显示及操作分布于中央控制室、中细碎车间控制室及制砂车间控制室三处。
2.6砂石系统主要设备配置
系统主要设备配置表
序号 设备名称 型号规格 数量 单机功率（kw） 设备生产厂家 备 注
1 移动式破碎站 LT140 2 310 美卓矿机（芬兰） 料场粗碎
2 移动式胶带机 LL12-36 4 37 美卓矿机（芬兰） 料场粗碎
3 圆筒洗石机 12011*241611 2 185*2 美国（TELSMITH） 预筛洗泥
4 反击式破碎机 NP1520 4 250*2 美卓矿机（芬兰） 中细碎
5 反击式破碎机 NP1315 2 250 美卓矿机（芬兰） 细碎
6 立式冲击式破碎机 VSIRP109 3 250*2 山特维克（瑞典） 制砂
7 棒磨机 MBZ2136 6 220 昆明重型机械厂 制砂
8 圆振筛 2USK3060 2 45 鞍山矿山机械厂 预筛
9 圆振筛 2USK3060 8 45 鞍山矿山机械厂 筛分
10 圆振筛 3YKR2460 14 37 南昌矿山机械厂 筛分8检查筛分6
11 直线振动筛 ZKR1022 14 6 鞍山矿山机械厂 筛分8检查筛分6
12 直线振动筛 ZKR1230 6 8 鞍山矿山机械厂 检查筛分
13 石粉回收装置 ZSG48-120W-4A 3 9 美国（德瑞克） 制砂
14 螺旋洗砂机 FG-12 2 5.5 南宁重工机械厂 预筛
15 螺旋洗砂机 FC-12A 14 7.5 南宁重工机械厂 筛分8检查筛分6
16 螺旋洗砂机 FC-15A 6 11 南宁重工机械厂 制砂
17 振动给料机 GZG125-4 69 3
18 振动给料机 GZG100-4 28 2.2
19 电动弧门 1000*1000 74 1.1
20 手动弧门 500*500 16
21 沉砂箱 4m3 14 未采购
22 电子皮带称 CS-EC9-UPZ 2 0.5
23 劲马泵 300/60VS 1 500 意大利 废水处理系统
24 砂浆泵 200NG43III 4 185 石粉回收
25 水泵 16SLA-9B 3 450 一级取水泵站
26 水泵 350S125 8 710 二、三级泵站
27 空压机 20m3 6 未采购
28 胶带机 72
3砂石系统生产运行情况介绍及设备选型
砂石系统于2003年9月26日开始试运行生产，经过一段时间的生产运行，证明采用反击式破碎机代替圆锥破碎机能获得较大破碎比。系统砂石料质量基本稳定，但产量和大石（40～80mm）中径含量不足，不能满足大坝混凝土浇筑高峰期需求。主要原因受场地限制及部分设备选型不够合理、设备设计制造缺陷和布置不够合理等问题，对砂石系统的运行有较大的影响。
3.1料场采用移动式破碎机及移动式胶带机生产，因开采场地狭小，给移动式破碎机及胶带机避炮带来一定难度。由于破碎机移动频繁，移动式胶带机难以适应频繁移动及降段需要，使移动式胶带机不能充分发挥其最大效用，故停止了移动式胶带机的使用。再由于移动式破碎机喂料不能保证连续性，限制了毛料处理能力，使生产能力达不到设计要求（平均生产能力600t/h），不得不将移动式破碎机改为半固定式使用。即使采用半固定式破碎和汽车倒运毛料方式，仍达不到设计生产能力1000 t/h，还增加了运行成本。如料场场地较大（能够避炮和移动式胶带机有一定的移动范围）并保证破碎机连续性喂料，产量不是太高，采用移动式破碎机也不失为一种破碎方法。
3.2半成品料仓采用一、二级转料仓及胶带机运输到半成品堆场，因半成品中的细料形成泥结石板结，使半成品料堆场活库容较小，不能满足系统生产调节。如果将半成品堆场下两条廊道向内延伸10m，可能会使半成品料仓活容积增加。
3.3预筛分洗泥选用美国（TELSMITH公司）圆筒洗石机2台，因该设备由轮胎摩擦传动方式改为双链条传动方式，在国内外尚属首次使用。该洗石机在经过厂商服务工程师认可安装合格的情况下，于2003年12月22日投入运行，经过满负荷运行发现：（1）筒体内无导料装置，停机时筒内积料过多导致洗石机重载起动困难，须人工挖料。（2）整机振动较大，噪音严重超标（3）运行期间相继出现托轮与筒体位移（最大达100mm），导致电机负载电流过大停机无法运行。（4）筒体钢圈位移。（5）两链条非正常磨损，节距拉伸后变长且经常跳齿，导致两台电机运行电流严重不平衡，几次发生驱动装置滑架被拉变形损坏，螺栓被剪断等问题,致使圆筒洗石机经常处于停机状态。为此，对该洗石机进行多次消缺改造，改造后整机振动明显减小，但链条使用寿命较低(不足2000h)，运行仍不是很正常。
3.4制砂能力不足：制砂工艺和设备布置不够合理，调节料仓不能满足立轴式破碎机制砂用料，主要以棒磨机制砂为主。加之碾压混凝土用砂所占比例较大（占37%左右），且砂仓容积较小，脱水不能保证，需增加设备投入并对砂仓进行增容改造。
3.5细砂与石粉回收不理想：细砂与石粉回收装置是为提高人工砂石粉含量而设计选用的。在系统初期运行时，经常出现2mm以上颗粒及杂物等进入旋流器，造成旋流器堵塞。为改变这一状况，在石粉回收装置前加设1台链板式刮砂机，将筛分、检查筛分及棒磨机排放的废水先进行细砂和石粉回收，剔除大于2mm以上颗粒。再在石粉回收装置前增设特制拦渣网，不让大于2mm以上颗粒及杂物进入旋流器。改变工况后，细砂与石粉回收装置运行正常。因细砂流失较多，考虑在细砂与石粉回收装置在后面再增设两台链板式刮砂机，这样既提高了人工砂产量，也提高了石粉回收率。
3.6废水处理系统采用劲马清淤装置不能满足废水处理要求：由于对岩石物理性能认识不足，生产废水沉淀后的泥砂极易板结，且系统生产废水量大于处理废水量，难以将泥砂浆送到清淤装置的泥浆泵吸头，进入泵缸排出。虽经采取多种措施予以改进，仍难达到较为理想状态且不能实现废水回收利用。，不得不停止使用。经研究经研究决定停止劲马清淤系统运行，改为水沟直接明排尾矿库方案，满足系统生产废水处理强度要求。
4砂石系统扩容改造
砂石系统扩容改造是针对毛料生产能力不足、大石中径含量不足、制砂能力不足等情况，并根据工程进展情况于2004年8月开始对该系统生产规模按（蓄水位▽400 m方案）混凝土最高月浇筑强度30万m3进行扩容改造，完善招投标方案及设备补充。即毛料处理能力为2500t/h,成品料生产能力为2000t/h。经相关单位充分论证后，确定采用单溜井和平洞运输方式，增加两台鄂式破碎机。中碎增加两台圆锥破碎机，制砂补充两台棒磨机和一台立轴式破碎机。主要设备配置及选型如表2：
表2 系统扩容改造主要设备配置表
序号 设备名称 型号规格 数量 单机功率（kw） 设备生产厂家 备 注
1 鄂式破碎机 JM1312HD 2 山特维克（瑞典） 溜井
2 放矿机 HF1345 2 山特维克（瑞典） 溜井
3 胶带机 1 溜井
4 供电、供水系统 溜井
5 圆振动筛 1 南昌矿山机械厂 预筛
6 圆锥破碎机 S3800EC 2 山特维克（瑞典） 中碎
7 棒磨机 2 南宁重型机械厂 制砂
8 立轴式破碎机 RP109 1 山特维克（瑞典） 制砂
9 链板式刮砂机 3 南宁重型机械厂 细砂回收
溜井位于大法坪料场冲沟内，井口高程695.0m ,井底高程626.8m ,井深约6 9m ，溜井直径6.0m,下部30.0m，直径12.0m。溜井和平洞施工根据麻村砂石加工系统成熟经验，并由广西局麻村砂石生产经理部开挖施工。采用吊笼人工钻爆反井开挖施工方案，待交通平洞开挖完成后，进行反井开挖，当反井施工到达井口后，形成直径2 m的上下垂直通道，再采取自上而下的扩挖方法形成最终的设计开挖（6.0m）断面。溜井开挖施工工艺流程：施工便道→溜井口平台开挖→测量放样→安装钻机→钻导孔，交通洞开挖完成→反井开挖→正挖扩井→下部储料仓正挖扩井。
采用溜井垂直运输毛料具有距离近，短倒费用少，能够满足多台汽车同时卸料，保证溜井储料仓有一定的储料，可满足溜井底下安装的两台颚式破碎机进行连续生产，产量满足设计要求。
经过扩容改造后的砂石加工系统在调试阶段进行了多项工艺试验，掌握并积累了诸多数据及设备组合生产方案，对各加工设备的技术参数进行了调整，确定了满足砂石料生产的各种工况和生产指标。系统完全具备了高效、连续生产条件，移动式破碎机与溜井内破碎机可以在料场降段及设备检修时形成互补，系统内设备可以根据成品料需求合理调配，砂石料生产总量满足混凝土最高月浇筑强度30万m3要求，同时立轴式破碎机及棒磨机制砂产量有所提高，成砂率平均为32.1%，满足设计要求。新增的链板式刮砂机能较好地对筛分及棒磨机排放的尾水进行细砂和石粉回收，碾压砂石粉含量一直稳定在17%左右，细度模数满足设计及规范要求。
经过几个月的生产运行，证明采用溜井和平洞运输毛料方式最为合理、可靠，生产能力满足设计产量要求。2005年7月对系统的生产能力进行联合取样检测，结果见表3
表3 大法坪砂石加工系统生产能力检测表
检测时间 成品砂石料产量（t/h） 总产量
（t/h） 备 注
40～80mm 20～40mm 5～20mm 　砂
2005．7．18 513.63 546.84 411.46 784.40 2256.73 生产碾压砂
2005．7．19 480.56 547.06 416.16 800.87 2244.65 生产常态砂
2005．7．20 484.85 521.32 404.34 767.99 2178.50 生产碾压砂
2005．7．21 423.14 533.52 403.61 734.09 2094.36 生产碾压砂
2005．7．22 428.11 562.73 408.82 756.60 2156.26 生产常态砂

5结语
随着我国水利水电工程建设的发展，人工砂石料的生产技术也逐渐成熟。大法坪砂石加工系统在拟定砂石系统的工艺流程和设备选型方面既有成功的经验，也有失败的教训。笔者认为砂石系统在料源选定之后，要解决的主要问题就是破碎制砂的工艺流程和设备选型。一个砂石系统的成败和好坏，主要是解决好岩性、工艺流程和设备选型三者之间的关系。改造后的砂石系统生产能力满足设计要求，砂石料质量稳定。2005年11月生产销售84.9万吨、12月生产销售95.5万吨，连续两月创新全国水电工程人工砂石系统产销量最高纪录，满足了大坝混凝土浇筑高峰期43万m3/月的供料需求，为我国即将兴建大型和特大型水电工程的人工砂石系统提供成功的借鉴。

王亚军（1966-），男，江苏阜宁人，工程师，一直从事工程土建、金结、机电、设备监督管理。

龙滩水电站麻村砂石加工系统废水处理探讨
王亚军

摘　要：本文针对龙滩水电站麻村砂石加工系统生产废水处理设计、设备选型情况，结合其他电站人工砂石料生产废水处理的经验和存在的问题，对人工砂石料生产废水处理进行了研究和探讨。麻村砂石加工系统废水处理采用新工艺、新设备和“环境保护、废水回收利用、细砂回收”工艺，使生产废水达到了“零排放”标准，为今后的水电工程人工砂石料加工系统的废水处理提供了一定的经验和借鉴。
关键词：人工砂石加工系统； 废水处理； 工艺流程；
1 概述
　　龙滩水电站麻村人工砂石加工系统位于坝址右岸下游4km处，主要担负龙滩水电站Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、平Ⅴ标以及临建工程约160万m3混凝土所需骨料的生产任务。按混凝土浇筑强度3万m3/月计算，砂石系统生产处理能力为300t/h。根据混凝土使用骨料级配要求，砂石系统设计以生产二级配骨料为主，同时也能生产三级配骨料。根据砂石料质量要求，采用加水冲洗的方法控制砂石料中的泥及石粉含量。 砂石加工系统基本工艺过程为砂石料开采、破碎、筛分。其中料场开采和破碎工艺需喷水降尘，筛分工艺需加水冲洗等，加入的水量绝大部分将作为废水处理。生产废水若不作任何处理直接排放，对河流中悬浮物浓度影响较大，将会污染河流水质，因此需对废水进行处理，使其达标后排放或回收利用。废水处理工艺采用沉淀池→细砂回收→废水沉淀浓缩→压滤机→废水回收→弃碴汽车运输→弃碴场的方案，使生产废水达到“零排放”标准，彻底解决了麻村砂石加工生产废水对红水河的污染问题，满足“环境保护、废水回收利用、细砂回收利用”三项功能要求。
2废水处理工艺和排放标准
　　龙滩水电站麻村砂石加工生产废水处理系统布置在电站右岸进场四级公路——麻塘公路边，位于麻村沟汇入红水河的出口处。根据砂石加工生产工艺情况测算，确定废水处理能力为500 m3/h。麻村砂石系统料源岩性为二迭层厚系灰岩夹白云质灰岩，系统按两班制生产，生产废水含泥砂量约80kg/m3。在砂石系统运行期间（从系统投产到工程结束，排放期长达7年之久），排放废水总量约600万 m3，对这种泥砂含量高，总量大的生产废水，直接排入地面水体---红水河，对下游水域环境及红水河沿岸居民的生活等都将会造成很大影响。随着人类社会的不断进步和发展，环境保护也越受到人们的高度重视，我国有关环境保护的法律法规明文规定，新建项目必须要求配套作好环境保护工程，防止污染。龙滩水电开发有限公司也提出了创建“绿色龙滩”理念。因此，麻村砂石加工系统生产废水处理工艺按满足“环境保护、废水回收利用、细砂回收”3项功能要求进行设计。
麻村砂石加工废水处理系统由细砂回收站、废水处理厂、加药间、控制室、排水渡槽及输水干管等组成。由于受地形条件的限制，各水处理构筑物难以集中布置，只能因地制宜的采取相对分散的布置方案，并充分利用砂石系统成品堆场开阔地进行布置，以减少废水处理系统占地；在高程布置上尽量采用重力自流，减少中间提升环节，以方便运行管理。根据我国环境保护的有关规定，借鉴我国目前水电站砂石加工生产废水处理和矿山行业废水处理成功的实践经验，拟定砂石加工生产废水的排放标准为400度。参照废水浑液面沉降模拟试验结果，采取自然沉淀可达到400度排放标准，如果能够使废水处理后的出水浊度进一步降低至100度以下则可将废水回收利用。
为达到环境保护对废水排放的要求，实现细砂回收及废水回收利用和“零排放”标准，废水经处理后被循环用于骨料的筛分冲洗。其工艺为砂石加工生产废水从筛分楼流入水力漩流器单元调节水池，由砂浆泵将高悬浮物废水提升后供给细砂回收处理器；或废水从筛分楼流入平流沉砂池沉淀，再通过链板式刮砂机将细砂刮出池外脱水。回收细砂后的废水经排水槽加絮凝剂混合后流入废水处理厂辐流式沉淀池，经絮凝沉淀，周边溢流清水及压滤机滤清水均自流进入调节水池，再由回水泵站提升至高程340.00m生产水池回收利用。沉淀池泥浆由单周边传动提耙式刮泥机汇集至池中心积泥斗内，然后重力排至泥浆罐由渣桨泵将沉淀泥砂打入压滤机，经压滤机压滤，滤饼运往渣场。细砂回收及废水回收处理工艺流程见图1(图中粗线表示细砂回收工艺,细线表示废水处理工艺,虚线表示改造后的废水排放工艺。)

3废水处理的主要环节
3.1细砂回收站
细砂回收站由平流沉砂池及水力漩流器两个相对独立的单元组成，并紧靠12＃公路及筛分车间布置，场地布置高程283.30m ，设计总废水处理能力为500 m3/h 。
平流沉砂池单元：该单元由一个45m2的平流沉砂池、链板式刮砂机和一台ZKR1237的脱水筛等组成。其工艺为筛分车间排放的废水进入平流沉砂池，沉淀下来的细砂由链板式刮砂机刮出池外送入脱水筛脱水，细砂脱水后直接上23#胶带机回收利用；平流沉砂池设计沉砂时间15min，沉砂水平段长15m、宽3m、深1.7迷，可将粒径0.07mm以上的细砂回收利用。
水力漩流器单元：该单元由调节水池、加压泵站（2台150/100D-AH型离心式渣桨泵(功率45KW)）、水力漩流器（FX-660型衬胶水力漩流器）及脱水筛（ZKR1237型直线振动脱水筛）等组成。漩流器的工作原理是在离心力和重力场的合力作用下，细颗粒物料在溢流管中心轴线附近做螺旋向上运动，从溢流管上端排出；粗颗粒物料由于离心力的作用被抛向器壁，做圆锥形螺旋向下运动，从排砂管的末端排出，由此达到分级和浓缩脱水的目的。漩流器回收细砂粒径在0.07mm以上。其工艺为筛分车间所排的废水分进入水力漩流器单元的调节水池，再通过加压泵站打入水力漩流器进行浓缩分级，经浓缩分级后的细砂从漩流器底部排砂管排入脱水筛脱水，细砂脱水后直接上23＃胶带机回收利用。
3.2废水处理厂
废水处理厂由沉淀池、调节水池、泥浆罐、渣桨泵、回水泵站、压滤机车间等组成。处理厂位于筛分车间对面铁塔附件的缓坡地带，分布高程275.00m、270.60m和268.00m三个台阶进行布置。
3.2.1沉淀池
沉淀池设计停留时间3h，出水浊度低于100度，达到砂石加工生产用水水质标准。沉淀池布置在高程275.00m平台上，由2个直径均为20m的辐流式沉淀池组成。两个辐流式沉淀池同时运行，设计处理水量500m3/h。沉淀池运行时排泥要及时，当废水来量较小或废水中泥砂含量较低时，利用泥浆罐的中转调节功能进行间断排泥；当废水来量较大和废水中泥砂含量较高时，沉淀池积泥可不经过泥浆罐中转调节，通过切换排泥管道上的控制阀门由渣桨泵直接将积泥打入压滤机脱水。
3.2.2调节水池
调节水池共设2个，单池容积为100 m3（L×B×H=6.0m×6.0m×3.5m） ，布置高程268.00m。辐流式沉淀池出水及压滤机滤出的清水均直流进入调节水池，再由回水泵站提升至高程340.00m生产调节水池回收利用。
3.2.3回水泵站
回水泵站设计抽水能力为500m3/h，选用3台200s95A型水泵，其中一台备用，泵站布置高程268.00m。
3.2.4泥浆罐
泥浆罐共设2个，单个容积为15m3，其尺寸为：D×H＝3.0m×3.3m，布置高程270.60m。
3.2.5渣桨泵站
渣桨泵站设计抽水能力为130m3/h，选用2台80Z－90A型渣桨泵，其中一台备用，泵站布置高程268.00m。
3.2.6压滤机车间
沉淀池积泥脱水是砂石废水处理的关键环节。按废水量500m3/h，废水泥砂含量80kg/m3和废水中可回收利用细砂占10%～20％计算，需压滤机进行压滤的泥砂量为0.080×500×（80％～90％）＝32～36（t/h）,选用2台XMZ1060型全自动箱式压滤机,单台小时处理泥砂27t,压滤机车间布置高程270.60m。　
3.3加药间(絮凝剂的选择、投放及混合)
加药间布置在距筛分车间往八腊方向60m的12＃公路左侧，高程约295.00m。加药间由操作间和贮药间组成，尺寸为4.5m×9.0m。配制的药液由一根DN25硬聚氯乙烯塑料管靠重力流入高程约283.00m的钢制排水槽中，药液在排水槽中的混合长度约100m。废水絮凝沉降实验比选了三种不同的絮凝剂，分别为聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）及阳离子型聚丙烯酰胺，并配制不同浓度的溶液进行絮凝沉降实验。实验结果表明，PAM沉降效果最佳。由于麻村系统废水泥砂含量高，采用3＃絮凝剂（聚丙烯酰胺）混凝沉淀，投药量以原水混凝试验确定。实际运行中可对混合长度进行适当调节以达到最佳混合效果。
3.4排水槽
从筛分车间至废水处理厂沉淀池间排水槽总长约200m，其中筛分车间和细砂回收站内为桨砌石排水沟，长度约50m，回收站后面为钢制排水槽，长度约150m。排水槽宽深均为0.4m,直线段纵向坡度为2% ，转弯段纵向坡度适当加大至2.2% ,变道半径不小于3m。排水槽沿砂石系统成品堆场边缘的开挖边坡布设，采用悬臂支撑结构形式。
4主要设备配置
废水处理系统主要设备有水力漩流器、链板式刮砂机、压滤机、单周边传动提耙式刮泥机等设备见表4-1：
表4-1 废水处理厂设备表
设 备 名 称 型 号 规 格 台数 制 造 厂 家 备 注
衬胶水力漩流器 SX-660 1 西安航天自动化公司 处理能力300-500m3/h
链板式刮砂机 GQ2000 功率 5.5KW 1 南宁浣新集团公司
箱式压滤机 XMZ1060/2000 （27t/h） 1 山东莱芜煤矿机械厂
箱式压滤机 XMZ1000/2000-UB 1 浙江建华集团公司 液压工作压力≤2.8mpa
单周边传动提耙式刮泥机 ZG-20 功率5.5kw 2 江苏一环集团公司
离心式碴浆泵 150/100D-AH 45KW、10KW 4 四川自贡水泵厂 细砂与废水回收各2台
脱水筛 ZKR1237 2*5.5KW 2 南宁浣新集团公司
药液搅拌机 JYB-14-0.6 2 宜兴市宜城设备厂

5废水处理系统运行情况及存在问题与改造
细砂回收设备与废水回收设备既相对独立运行又密不可分的结合而形成一个有机统一的整体。废水处理系统投入运行后能满足设计要求，但因设备选型和制造缺陷及砂石加工废水含泥量，泥砂颗粒大小、多寡，出水浊度等不确定因素影响，在实际运行过程中曾出现以下几个问题。
（1）链板式刮砂机在运行过程中刮板变形、细砂在振动筛上成团状跳动不出筛难脱水、沉砂和泥浆板结将刮板埋没并粘接导致电机起动过载跳闸等现象，其主要原因是废水的含泥砂量大、沉砂池设计不合理（沉砂池太深且坡度太陡）、系统停机时刮砂机还需延长近两个小时的运行时间（因沉砂和泥浆经沉淀后易板结，使刮砂机的刮板被埋没），否则刮砂机无法起动。由于刮砂机脱水坡度太陡，使刮起的细砂（石粉）又流入沉砂池，且回收的细砂因制砂设备停止生产而无法掺匀，故停止一段时间运行。
（2）用衬胶水力漩流器进行细砂回收，石粉含量少、脱水慢且运行成本较高。
（3）浙江建华机械厂生产的压滤机工作压力小，压滤时间长，卸板困难，且滤布较薄，既易折皱又难于卸饼且容易损坏，完成一个循环需要3小时以上，不能满足砂石系统生产废水处理要求。废水处理以山东煤矿莱芜机械厂生产的XMZ1060/2000型压滤机生产运行为主。
（4）预筛分车间原设计不作水冲洗，40～80mm骨料可进入成品仓使用。粗碎车间不洒水时，破碎粉尘很大，洒水破碎后不加冲洗，含泥量严重超标，不能使用，故需增设水冲洗。
为满足环境保护、废水回收利用及细砂回收要求，确保细砂回收质量。并针对链板式刮砂机设计和制造工艺不足及提高砂颗粒级配和人工砂的石粉含量。对链板式刮砂机等工艺进行了改造：（1）预筛分4# 振动筛增设水冲洗工序和废水排放管道及细砂回收设备（螺旋洗砂机、直线振动脱水筛）。将小于3.5mm的细骨料和废水经排水管道输入3# 螺旋洗砂机进行脱水，使大于0.15mm砂粒沉入槽底由螺旋输送到卸料口排出，经ZKR1237型直线振动筛冲洗脱水后送入22# →23# →24# 胶带机（卸料小车）至成品砂堆场。小于0.15mm的细砂随浆水从溢流堰排出。（2）将预筛分生产废水与棒磨机及筛分车间废水排放分开，细砂（石粉）回收经衬胶旋流器回收或经沉砂池链板式刮砂机回收。若预筛分生产废水含泥量偏高时可直接排放至废水处理系统，棒磨机及筛分系统废水（石粉含量较高）经沉砂池链板式刮砂机回收或经衬胶水力旋流器回收装置回收后排放。（3）对平流沉砂池及链板式刮砂机进行改造：a、更换变形刮板，将原L63х8mm的角钢刮板改为L75х10mm的角钢刮板。b、将沉砂池抬高且改缓脱水坡度，以有利于脱水而不致于细砂（石粉）流失为最佳，坡度延长至23# 胶带机机尾。C、增加链板长度，拆除原有的直线振动脱水筛。d、将平流沉砂池底部打一排水孔，用管道引入排污水槽至废水处理系统排放。系统开机前将管道闸门关闭，待沉砂池水位到一定位置后，启动刮砂机运行，进行细砂（石粉）回收，回收的细砂直接进入23# 胶带机→24#胶带机混合后送至成品砂堆场。系统停机时，将管道闸门打开，把池子内废水排空，有利于刮砂机起动运行。
链板式刮砂机经改造后运行良好，运行成本及故障率较低，细砂回收效果好，含水量在20%左右且石粉含量高。废水中的细砂既可利用链板式刮砂机对细砂回收车间的沉淀池的石粉进行回收,也可利用水力旋流器进行回收(两台设备也可同时运行,但使用效果不太理想), 而水力漩流器运行效果的好坏，受来水量的大小、水中颗粒的多寡及粒径的大小影响较大，且设备购置费用及运行成本较高。
砂石加工系统废水处理细砂回收成功的经验为大法坪砂石系统的细砂（石粉）回收处理提供了借鉴。大法坪砂石系统细砂与石粉回收装置（进口水力漩流器）是为提高人工砂石粉含量而设计选用的。在系统初期运行时，石粉回收装置经常出现2mm以上颗粒及杂物等进入旋流器，造成旋流器堵塞。为改变这一状况，在石粉回收装置前增加1台链板式刮砂机，将筛分、检查筛分及棒磨机排放的废水先进行细砂和石粉回收，剔除大于2mm以上颗粒。再在石粉回收装置前增设特制拦渣网，不让大于2mm颗粒及杂物进入旋流器。改变工况后，细砂与石粉回收装置运行正常。因细砂流失较多，在细砂与石粉回收装置后面又增设两台链板式刮砂机，这样既提高了石粉回收率，也提高了人工砂产量。实践证明如果废水处理量较大，且水中颗粒较多可用链板式刮砂机对废水先进行细砂回收，然后再用水力漩流器进行较细颗粒（石粉）回收，这样运行效果将会更好且能得到较高的石粉含量。改造后的麻村砂石系统生产废水处理既满足了环境保护对废水排放的要求，又提高了系统制砂能力。
6结语
砂石加工系统生产废水是水电站施工中主要的废水来源，妥善处理对电站施工期环境保护非常重要。在目前一些电站的废水处理措施中，普遍出现絮凝反应池、沉淀池淤塞，泥渣清理困难等问题。麻村砂石加工系统针对上述问题做了大量的调查研究，借鉴了高浊度给水处理及矿山行业废水处理的成功经验，结合龙滩电站的特点作了浑液面沉淀及压滤机脱水试验，尽量采用新工艺、新设备，如采用链板式刮砂机先进行细砂回收，然后再用水力漩流器进行较细颗粒（石粉）回收工艺，不但大大降低了废水中泥沙含量，而且回收的细砂可回用于工程中。絮凝剂药液在排水槽内混合，混合效果好，便于维护管理。麻村砂石加工废水处理与细砂回收工艺得到了中外专家的充分肯定。链板式刮砂机运行成本及故障率较低，且适应性强，目前广西水电工程局、葛洲坝集团公司、中水四局和七局等多家水电施工单位已推广使用。运行实践说明，砂石生产废水完全可以达到“零排放”标准，麻村砂石加工生产废水处理成功经验可为其他水电工程的废水处理提供借鉴和参考。

长距离胶带机在龙滩水电站砂石料输送系统中的应用
王亚军
摘要：长距离胶带机及可控起动传输装置应用于砂石料输送系统，具有其特有的优势，输送速度快且输送量大，能有效地解决因远距离汽车装载转运等问题。龙滩水电站砂石料输送系统应用长距离胶带机及可控起动传输装置输送砂石料，不仅满足了大坝混凝土所需砂石料输送要求，且对长距离胶带机及可控起动传输（CST）装置在水电工程中的应用进行了大胆的探索与尝试。
关键词：长距离胶带机 可控起动传输 龙滩水电站 砂石料 输送系统 应用
一、工程概况
龙滩水电站是西部大开发战略和西电东送具有重大意义的标志性工程，是继三峡工程之后又一巨型水电站，是红水河梯级开发中的最大水电工程。该工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。地下厂房最终装机容量6300MW。蓄水位400m方案时最大坝高216.5m，大坝为碾压混凝土重力坝， 为目前世界上最高的碾压混凝土坝，凝土总量约740万m3。蓄水位375m方案时坝高192m，坝体及围堰混凝土总量约640万m3。混凝土所用骨料为人工砂石料，由大法坪砂石加工系统供应。
大法坪砂石料加工系统到右岸大坝混凝土生产系统（直线距离约4.5km）的成品砂石料主要由胶带机输送完成。运输线中部采用布置在隧洞内（含跨越龙滩沟、那边沟明段部分）的长距离胶带机，单机长度约4km，机头采用高压电机及可控起动传输（CST）装置驱动。
二、长距离胶带机应用简述
龙滩水电站大法坪砂石加工系统距大坝混凝土生产系统（▽308m混凝土系统、▽360m混凝土系统）公路运输里程约7.5km，且路况较差，12# 公路路面宽度局部路段不足6m，弯多坡陡，且经过麻村砂石料场山脚下。采用汽车运输十分不便，且不能满足车流量要求，还存在较大安全隐患 ，极易出现成品砂石料堆场排队等料或堵车现象。在运输道路和汽车转运难以满足砂石料运输强度情况下，应用长距离胶带机及可控起动传输（CST）装置输送砂石料，有效地解决了汽车运输存在的问题。为胶带机输送系统远距离输送砂石料的推广应用进行了大胆的尝试。
该长距离胶带机穿越三条隧洞和龙滩沟、那边沟两明段，设计输送能力3000t/h。从机尾部起下运，下运高差50m（水平距离1743m），中部为水平运行(距离724m)，然后为上运，上运高差为30m(水平距离1478m)，是以钢丝绳芯输送带作为牵引和承载构件的连续运输机械。见图1：(单位：m)

三、长距离胶带机输送设计
（一）设计要求
根据砂石料输送特点，对胶带机输送系统进行设计。大法坪砂石加工系统成品砂石料堆场下设双线廊道胶带机输送，用单线胶带机（E1~E3胶带机或E2~E4胶带机）向长距离胶带机供料，在单线胶带机供料不足情况下，也可双线同时向长距离胶带机供料。然后经▽308m混凝土系统B1—B6胶带机至砂石料仓储备或经▽360m混凝土系统A0—A4胶带机至砂石料仓储备。粗骨料经二次筛分后进入调节料仓（一次风冷料仓），以供搅拌楼进行混凝土生产使用。
长距离胶带机的运转方式以工艺输送系统流程在中央控制室通过PLC和计算机控制系统实现自动控制。控制系统具备主要故障的检测和保护功能，可实现机旁无人操作。为此，长距离胶带机系统中设计了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停（拉绳）开关、除水装置等附属装置。在机头部设有落料挡板，以防止物料坠落或卡入胶带与滚筒之间损坏胶带。胶带的运行是靠传动滚筒与胶带之间的摩擦力带动的。胶带绕过传动滚筒和多个改向滚筒形成一个无级的环形带，胶带的上下分支分别由各种上、下托辊组支承，并由拉紧装置给胶带以需要的拉紧力，传动滚筒的动力来自驱动装置（电动机与可控起动传输CST装置）。物料经过导料槽不断地加于胶带上并随之一起运行从而完成运输任务。
（二）设计情况
根据以上要求，在长距离胶带机设计时，考虑该胶带机所输送的物料为成品砂石料，琢磨性高，而且输送量大，输送距离长，需选用抗拉力强度高，且耐磨、耐冲击的优质橡胶钢丝绳芯输送带。
技术参数： 计算参数：
输送物料：成品砂石料（石灰石） 物料重量： q=208kg/m
粒 径：0~5，5~20，20~40，40~80，80~150mm 胶带重量： qo=40.8kg/m
散积容重：γ=1500kg/m3 上托辊间距： L1=1.2m
输送能力：Q=3000t/h 下托辊间距： L2=3.0m
输送带宽：B=1200mm 驱动功率：3×（10KV+560KW）
带 速：V=4m/s 起动时间：40~300s可调
倾 角：-1.64º~oº~1.16º 停止时间： 5-60s 可调
高 差：-50+0+30m
距 离：L=1743+724+1478=3945m
主要结构：
长距离胶带机是单向运行输送机械。主要有驱动装置、传动滚筒组、改向滚筒组、（上、下）托辊组、拉紧装置、输送胶带、提升导料槽、固定导料槽、清扫器、各种保护装置及机头架、机尾架、高架支腿和中间架等主要部件组成。
驱动装置主要由高压电动机、联轴器、可控起动传输CST装置、传动滚筒组等组成。其连接方式为电动机与CST、CST与传动滚筒联接，联轴器采用CL型齿式联轴器。该型齿式联轴器具有一定补偿两轴相对偏移的性能。见图2：

可控起动传输（CST）是由湿式离合器装置和液压控制系统组成的一个多级齿轮减速器，它是专门为以逐渐加速的加速度平滑起动运送大惯性载荷长距离皮带运输机而设计的。CST装置的输出轴扭矩是由液压控制系统控制的，它随着离合器上所加的液压压力而变化。本长距离胶带机驱动装置是由3台电动机及3台CST装置组成。驱动功率为（3×560kw）。
CST的工作特点：驱动电机在负载（皮带机）起动之前启动，此时CST输出轴保持不动。当驱动电机达到满转速时，控制系统逐渐增加到每台CST离合器上的液压压力，起动皮带机并逐渐加速到满速度。这使得皮带机在达到满速度之前有一个缓慢的预拉伸过程。加速阶段的持续时间可以在规定的时间范围内进行调整。由于系统启动时驱动电机可以按顺序空载启动，所以电机的冲击电流非常小。同时CST系统也可以象控制皮带机的起动那样控制皮带机的停车，适当延长停车时间可以最大限度地降低对胶带的动态冲击力。
CST所带来的另外一个特点是主电机可以在空载状态起动，从而减小了起动冲击电流并缩短了起动时间。同时允许操作人员更灵活的对胶带机起停操作，而无需反复起停主电机，也提高了CST的可操作性。
CST可控驱动装置控制箱，配置有触摸屏控制面板和PLC可编程控制器；速度和功率PID闭环调节模块；DH485或DH+通讯接口等。可实现与中央集控计算机系统联网进行远程数据传输。
胶带自动液压拉紧装置是由液压泵站、拉紧油缸、蓄能器、慢速绞车、电气控制箱及附件等六大部分组成。油缸通过动滑轮、钢丝绳与胶带输送机上的拉紧小车相连。电气控制箱为壁挂式结构。该装置具有以下特点：（1）起动拉紧力和正常运行拉紧力可根据胶带机张力的需要任意调节。系统一旦调定后，拉紧装置即按预定程序自动工作，保证胶带在理想状态下运行，从而减小胶带厚度。（2）响应快。胶带机起动时，胶带会突然松弛伸长，该装置中的油缸活塞杆能立刻缩回，及时补偿胶带的伸长，使其紧边的冲击减小，从而使起动平稳可靠，避免断带事故的发生。（3）具有断带时自动停止胶带机运转和打滑时自动增加拉紧力等保护性功能。（4）结构紧凑，安装空间小。（5）可参与集中控制装置，在集中控制台上，实现对该液压拉紧装置的远距离监控。
长距离胶带机机尾装有盘式制动器，安装在尾部改向滚筒处，通过PLC控制，并配备手动释放装置。在大法坪砂石加工系统成品砂石料堆场廊道下设双线胶带机（E3、E4胶带机）机头落料斗处装有导料槽。对应E3胶带机机头漏斗为提升导料槽，该导料槽有升降装置，工作时降下，不工作时升起。E4胶带机机头为固定导料槽。胶带机中部装有除水装置，安装在那边沟明段部分。当胶带槽内有积水时，可先启动该除水装置，使该区域段的槽形胶带面变成平面，然后启动长胶带机，由除水装置将带面上的积水排除。
为了使长距离胶带机系统安全生产运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全，便于集中控制和提高自动化水平，设置了电气控制及综合安全保护装置。电气控制及综合安全保护装置能对该长距离胶带机整个运行过程中进行控制、并能对出现的故障进行自动监测、报警。除具有一般的顺序启动、顺序停车，断路、短路、过载、过流、欠电压、缺相、接地和拉紧、制动信号等保护以外，还配备以下安全保护装置：（1）防跑偏；跑偏开关安装在胶带机沿线两侧，每隔100m左右装一组（沿线共39组）并成对安装，使开关的触辊与胶带接触部位位于触辊高度的1/3处。当胶带发生跑偏时发出跑偏报警信号，实现胶带跑偏自动报警和停机功能，以防止胶带机因过量跑偏而发生事故。该开关具有两级动作功能，一级动作用于轻度跑偏量达5%带宽时发出信号报警，二级动作用于重度跑偏量达10%带宽时延时动作，报警并停机。（2）紧急事故开关（双向拉绳开关）；紧急停机用拉绳开关，安装在胶带机沿线机架的两侧并成对安装，每隔50m左右安装一组（沿线共76组），当胶带机出现故障时，操作人员可在胶带机的任何部位拉动拉绳开关，动作后，自锁并发出报警信号，使本胶带机及其上游的设备停机。此外，当发出开车信号后，如现场不允许开车时，也可以拉动开关，禁止胶带机启动，以避免发生设备和人身事故。（3）防纵向撕裂开关；安装于胶带机尾部受料点承载段胶带下面，能随时检测出胶带纵向撕裂故障，并及时发出停机信号，防止故障扩大，减少损失。这些装置都通过电气控制系统联接到控制室进行集中控制。
四、长距离胶带机实际运行情况
长距离胶带机于2003年10月20日—12月17日进行空载调试，并对胶带跑偏进行调整。因电气控制系统将跑偏和急停（拉绳）信号采集共用一组控制线，使PLC控制系统常出现错误报警且很难判断故障点和胶带跑偏造成停机。12月18日将沿线拉绳开关及跑偏开关全部断开，并开始带负载运行调试，又因上调心托辊组不能满足设计承载和连续运输要求，有些托辊从支架上掉下来，需停机对该托辊支架进行加固。至2004年1月4日，为满足▽308m混凝土搅拌系统1# 、2# 搅拌楼调试，共运送砂石料约20000t（在此期间断断续续运行，且经常停机处理，托辊支架加固效果不明显，且未能从根本上解决问题）。2004年1月6日，由业主组织各参建单位就长距离胶带机带负载运行及存在问题进行讨论并要求整改。要求电气控制系统设计、安装单位对胶带机沿线的跑偏开关和紧急（拉绳）开关重新布线、进行改造；要求调心托辊组厂家更换新的托辊支架（加强型），由运行单位配合将沿线上调心托辊组全部更换。对沿线严重跑偏位置和可能对胶带跑偏造成磨损部位增加挡偏滚筒，以减少胶带跑偏造成磨损和停机事故，于1月15日整改结束。1月16日进行重载运行试验，从运行情况看，整改效果明显，可满足连续运输要求。
自2004年1月16日~3月30日输送量达50多万 吨 。从输送情况看，用高速深槽式长距离胶带机输送成品砂石料，具有其它运输送设备（汽车）不可比拟的特点：
4、1 输送效率高；因深槽式高速胶带机输送速度达4m/s, 且输送强度较大，一般可达2800~3000t/h。与汽车转运输送相比，其输送效率明显提高，且运行成本大大降低，可满足大坝高强度混凝土浇筑用料要求。
4、2 结构简单；用型钢、板材在制造厂组焊成图纸要求的组件和部件，如机头架、尾架、高架支腿、中间架、落料挡板、溜槽 、张紧台架等。然后在使用现场用螺栓连接或焊接成所需要的整体。采用可控起动传输装置，胶带自动液压拉紧装置。简化了输送系统的结构，安拆迅速、方便。操作简易且布置灵活。
4、3 运行安全可靠；采用CST的主要目的是为在起动过程加速阶段降低张力作用对胶带机带来不利影响，通过控制起动上升曲线，可减小胶带机空载或满载起动时带来的瞬时尖峰张力，从而得到一个满意的动态结果。除了满足张力与速率控制要求之外，还能防止瞬间负载冲击带来的不利影响。任何情况下，从驱将跟随主驱自动调整状态，在不同的负荷下均能保持一致的输出功率。 由于可控驱动装置CST在高压腔管道上安装闭锁阀，在突然停电时，能保持高压腔压力，使离合片保持结合，以保证主电机的动力传递。提供可控停车，从而避免系统突然停电以满负荷运行胶带机的动力学破坏。
4、4 布置灵活：胶带机系统可用于砂石料输送，也可用于混凝土输送。特别适用于因交通不畅且输送强度较大的施工场面。其占用场地小，临建工程量小，投资成本优于其它运输设备。
五、存在问题与改进措施
长距离胶带机经过几个月的运行，证明该胶带机运行可靠，输送量可达到设计要求。因长距离胶带机输送系统与大法坪砂石加工系统成品砂石料堆场、廊道E系列(E1-E4)胶带机及▽308m混凝土系统B系列(B1-B6)胶带机和▽360m混凝土系统A系列(A0-A4)胶带机之间的配套设计尚不尽人意，还有待进一步认识和改进。
（1）砂石料输送系统在设计阶段未能充分考虑各系统胶带机与长距离胶带机在电气控制部分的联接，胶带机启、停控制方式，长距离胶带机机头转料，系统通讯、监控等问题。在各系统胶带机进行联动输送时，出现长距离胶带机遇故障紧急停车时，大法坪砂石加工系统成品堆场廊道输送胶带机不能停机而导致长距离胶带机机尾堵料。或▽308m系统、▽360m系统某一条胶带机发生故障紧急停机时，导致长距离胶带机机头（▽308m系统B1胶带机机尾或▽360m系统A0胶带机机尾）堵料。因长距离胶带机为可控驱动装置，紧急停车时间一般为40s，而其它系统的胶带机为普通电机驱动，停车时间只有1~2 s。运行过程中几次发生▽308m系统或▽360m系统某一条胶带机故障紧急停机时，就会发生长距离胶带机因惯性（延时）停车而导致机头堵料，造成大石进入辅助驱动滚将胶带自动液压拉紧装置钢丝绳拉断。建议在长距离胶带机机头卸料处增设一受料坑，或增设调节料仓，料仓容量按正常停机时间80s计算，并结合考虑▽308m系统、▽360m系统的B1、A0胶带机出料改造，以解决机头堵料问题 。增设各系统胶带机之间的电气控制联锁并由计算机集中控制，以防止故障紧急停机发生堵料造成对胶带机的损伤。
（2）隧洞内的照明与通风问题，隧洞照明及风机线路采用三相四线制供电系统。洞内共设置10台小型轴流风机，照明在胶带机沿线一侧约20m布置一组照明灯具，机头、机尾及明段处两侧设置固定照明灯具，电缆采用阻燃电缆，电源电压为~380V 、~220V。因洞内湿度较大，照明线路采用交流220V电压不符合规范要求，存在较大安全隐患且照明亮度不足（洞内渗漏水较为严重，已设置防水棚，部分照明灯具被防水棚遮盖），沿线又未设检修电源，使胶带机沿线巡查和检修工作十分困难。建议按规范要求在沿线检修走道侧增设36V或24V电压照明回路（双控双开）和照明器具并增设检修电源。保证隧洞内有足够的照明亮度，以满足运行维护人员日常巡查和检修、维护工作。
（3）长距离胶带机机头清扫器厂家配置安装的合金清扫器对胶带损伤较大，且无法刮清胶带上沾附的泥浆，导致沾附在胶带上的泥浆随着皮带运行与下托辊磨擦，使隧洞内充满粉尘。要求厂家提供优质耐磨聚胺脂清扫器，运行单位配合安装并增加水冲洗。改造后，隧洞内灰尘大大降低。又因水冲洗后使机头部造成泥浆的污染，污水排放又成一难题。可增设沉砂池，以减少对环境造成污染，并考虑胶带在除水时，引至沉砂池排出
（4）由于大法坪成品砂石料堆场廊道渗水，经廊道出料胶带机流至长距离胶带机，使长距离胶带机在停止运行时胶带内存有大量积水，不利于长距离胶带机的安全运行，并影响胶带的使用寿命。建议在长距离胶带机5# 洞口龙滩沟段增设除水装置将水排出或在机头沉砂池建成时将水引至沉砂池排出。为保证长距离胶带机安全运行和不影响输送砂石料的含水率，拟在廊道卸料口处设置活动接水槽将水引至皮带外排出。
（5）由于对胶带机输送系统认识不足，电气系统设计容量较小，并将配电系统分成机头和机尾两个部分控制。机头由高压控制系统及低压配电系统、控制系统组成。高压系统由双线路电源进线（一备一用）和7台高压控制柜组成（1# 柜、7# 柜为电源进线柜，2# 为变压器柜，3#~5# 为电机柜，6# 为互感器柜），低压配电系统由1台容量为250KVA变压器和1台低压配电柜组成，控制系统由1台PLC控制柜和1台控制操作台及1# 远程控制柜组成。机尾配电系统由1台容量为100KVA变压器和1台低压配电柜及1台2# 远程控制柜组成。一旦机尾配电系统发生停电故障本长距离胶带机系统则无法运行，且机尾盘式制动器动作，将可能对胶带产生危害。建议将机尾盘式制动器拆除或处于释放状态，不参与系统集中控制。
( 6 ) 自3月份起胶带在运行过程中出现非工作面(下胶面)磨损，且磨下的胶屑粘接在机头驱动滚筒（主驱、辅驱）、改向滚筒（含拉紧小车滚筒）及沿线托辊和胶带上，且不规则粘附，致使滚筒直径增大，导致胶带所承受的拉力不一致，可能会影响胶带的使用寿命和胶带机的安全运行。经检查与分析，胶带非工作面(下胶面)磨损受上调心托辊（锥形托辊）和前倾托辊影响，因锥形托辊和前倾托辊的滚动摩擦系数与普通托辊滚动摩擦系数不一样，锥形托辊滚动摩擦和阻力较大，对胶带的磨损也较大。前倾托辊滚动摩擦系数较普通托辊摩擦系数大，从而对胶带非工作面产生磨损，磨损下来的胶屑落在下胶带上面，经机尾滚筒和沿线上托辊、机头驱动滚筒等辗压粘接在滚筒和沿线托辊及胶带上，并形成恶性循环，从而导至胶带跑偏并影响胶带机的安全运行。为保证长距离胶带机能正常、安全运行，并延长胶带的使用寿命。建议由长距离胶带机运行人员在运行过程中逐步更换沿线上调心托辊组及对前倾支架进行改造。
( 7 ) 由于洞内湿度较大，长距离胶带机沿线安装的跑偏开关及拉绳开关经常报警停机，开关内部集成电路板及多余控制电缆产生短路现象，电气设计安装单位在改造时未彻底处理。建议对沿线跑偏开关及拉绳开关进行检修，并将内部拨码开关和多余的控制电缆全部拆除，改为点对点控制，使报警停机故障得到解决。
（8）由于人工砂易板结和成品堆场两条廊道的排料口间距较大，形成死容积较多，活库容较少。使人工砂和碎石放料困难，需辅助机械配合放料。堆场应至少配备2台以上反铲配合放料。
六、结语
在龙滩水电工程砂石料输送系统中，利用长距离胶带机及可控起动传输装置输送砂石料，有效地解决了因公路交通不利于运输砂石料问题。如能在设计阶段进行充分考虑和论证，在成品砂石料堆场廊道布置及给料设备选择、上、下调心托辊的选型配置、长距离胶带机机头下料装置中能有更好的创新。长距离胶带机及可控起动传输装置的应用前景将非常广阔，并在其使用上的推广可作进一步的探讨。
（注：本文撰写中参考了长距离胶带机系统的有关图纸、资料及有关设备厂家的技术资料）

二零零四年三月三十日于龙滩水电站

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我是环保监理，像你的废水处理其实就是我们的工作范围。