云南铜业矿山研究院 云南昆明 650224
摘要：本文主要介绍了长距离带式输送机和输送系统关键技术在某大型露天矿山的应用情况。
关键词：带式输送机，长距离，驱动系统，软启动，CST，检测，保护
1 前 言
露天矿山采场至选矿厂矿石主要运输方式有铁路运输、道路运输、带式输送机运输、架空索道运输等方式，对比几种运输方式带式输送机运输具有投资少、对地形地势要求较低、输送量大、物料运输连续性高、运输成本低等显著优点。特别是随着带式输送机输送技术的不断发展，长距离带式输送机得到广泛应用，成为最经济有效的矿石运输方式[1]。本文就长距离带式输送机在中铝Toromocho大型露天铜矿山运用情况进行分析。
2 设备概述
Toromocho铜矿是千万吨级特大型班岩铜矿，位于秘鲁安第斯山脉中部，利马以东140公里，海拔4500-5000米。矿山主要分为采矿厂、选矿厂和尾矿库三个单元，矿石开采后通过大型矿用卡车运输至粗碎站，矿石经破碎后由1#-3#带式输送机运输至选矿厂原矿仓，工艺流程见图1，其中3#带是一条均有水平和曲线长距离带式输送机，输送机先上升175米，后下降302米，该机的主要参数为[2]：胶带宽度1800mm，带速6m/s，额定运量8300t/h，最大运量10292t/h，带强ST5000，带倾角20°，水平运输长度5192米，整机长度10599米，提升高度-127m，驱动功率4×2250kW，带式输送机示意图见图2。
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图1：矿石运输工艺图
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图2：带式输送机示意图
3 关键技术应用
3.1驱动系统
Toromocho铜矿3#带先上升175米，后下降302米，是一条均有水平和曲线长距离带式输送机。驱动系统要满足上坡加载、全部加载、下坡段加载的启动与运行功率要求。该机采用中部4×2250kW多驱动系统，功率比1：1，以减少胶带强度、降低对电网峰值需求，实现设备的小型化和降低成本。驱动系统主要由四台2250kW电机、CST可控启动系统、制动器和驱动滚筒组成，详见图3。
3.2软启动系统
为了适应长距离，大运量带式输送机的特殊要求，驱动装置应具有良好的启动特性，近年来国内外研究开发了多种形式的软启动驱动装置[3]，主要有调速型液力耦合器、变频调速、CST系统等。Toromocho铜矿3#带采用美国Dodge公司生产的CST机械可控启动系统，由4台2500K型组成，详见图4。该系统能实现启动、预加载、加速、减速、停止等几个阶段胶带机平稳控制，使输送带、滚筒、托辊等的可靠性及寿命大大提高。
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图3：驱动系统
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图4：CST可控启动系统
3.3控制系统
Toromocho铜矿3#带控制系统采用LSmidth Boise Inc.公司生产的PAS控制系统，主要控制模式有远程控制、维修模式和停机模式，控制系统基于输送带特性参数（质量、特性、阻尼等），应用有限元分析法进行动态运行控制[4]。
3.3.1启动控制
该输送系统胶带又长又重（胶带总长10.59公里），在重载状态下启动时系统的惯性质量非常大，在满载状态下系统的惯性质量高达2400吨，若启动加速属地过大会造成输送带撕裂、托辊破坏等。本机启动系统分为低负载启动模式、高负载启动模式和再生功率负载启动模式，通过在不同状态下选择不同的启动模式，实现胶带系统的安全启动，详见图5。
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图5：三种启动模式
3.3.2停机控制
Toromocho铜矿3#带不仅输送距离长，同时具有上坡运输（170m）和下坡运输段（-302m），不能仅仅通过刚体动力来制动，否则可能造成输送带撕裂、褶皱和托辊损坏。本机采用CST系统、制动器和绞车张紧装置，通过PAS控制系统实现多种模式的停机，避免胶带张力过高或过低。具体停机模式有：正常停车、紧急停车-上坡段有料、紧急停车-下坡段有料、动力故障停机、控制故障停机等，停机模式见图6。
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图6：不同停机模式张力
3.3.3工厂系统控制
通过3#带PAS系统融入到粗碎DSC控制系统，再接入选矿厂DCS控制系统，再通过PI生产实时监控系统实现3#带的远程控制、运行与人机交互。
3.4检测与保护系统
3.4.1 主要检测系统
①带速检测系统；
②防跑偏检测系统；
③皮带破损、撕裂检测系统（电磁）；
④皮带破损、撕裂检测系统（光电）；
⑤电机状态检测系统；
⑥CST状态检测系统；
⑦漏斗堵塞检测系统；
⑧选矿厂原矿仓库检测系统；
⑨CCTV视频监控系统等。主要检测系统示意图见7。
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图7：主要检测系统
3.4.2 主要保护功能[1]
① 胶带打滑、断带和超速保护；
② 机头尾装、卸转载处堆料保护；
③ 胶带撕裂保护和撕裂位置识别；
④ 胶带沿线跑偏保护和跑偏位置识别；
⑤ 胶带沿线拉绳急停闭锁保护和急停闭锁位置识别；
⑥ 胶带张紧超程保护；
⑦ 电机短路、过载和缺相保护；
⑧ 制动器故障保护；
⑨ 驱动装置超温保护（电机、CST、驱动滚筒）。
该系统设计安装有完善的检测、控制与保护技术，实现基于PLC的检测、控制与保护功能，确保带式输送机的可靠安全运行。
4 结 语
带式输送机运输具有投资少、对地形地势要求较低、输送量大、物料运输连续性高、运输成本低等显著优点，随着带式输送机输送技术的不断发展，长距离带式输送机得到广泛应用，成为最经济有效的矿石运输方式。
Toromocho铜矿自2015年商业化运营以来，3#带式输送机年运输量超过3600万吨，提高了物料运输的连续性，有效降低矿山运输成本。同时，通过运用先进的设备控制系统和完善的检测、控制与保护技术，确保带式输送机的可靠安全运行。
参考文献：
[1]刘天军，刘伯宽，卢嘉树.长距离曲线带式输送机的设计与应用[J].水泥工程，2007（1）.
[2]CHINALCO，TECSUP. Faja overland.Manual de Operaciones，2015（11）.
[3]王鹰，孟文俊等.长距离大运量带式输送机关键技术及国内发展现状[J].起重机械，2005（11）.
[4]FLSmidth Boise Inc.200-CV-003 Functional Description.Toromocho Project，2011（7）.
作者简介：李兴明（1984-）男，彝族，云南玉溪人，本科，中级工程师，曾就职于海外某特大型铜矿山。主要研究方向：矿山设备管理。