淺談煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)的改造

李文光

（大同煤礦集團(tuán)地煤公司，山西 大同 037000）

引言

隨著煤礦機(jī)械化程度的提高，具備安全、高效以及工作性能強(qiáng)的膠帶運(yùn)輸機(jī)被普遍采用。膠帶運(yùn)輸在礦山、冶金、倉儲等行業(yè)使用率非常高，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，特別是在煤礦井下、環(huán)境條件惡劣，使用膠帶運(yùn)輸機(jī)可以有效提高生產(chǎn)效率，減少運(yùn)輸事故。但任何事物都是辯證統(tǒng)一的，有優(yōu)點(diǎn)，就有缺點(diǎn)，一旦安裝后使用不當(dāng)，就會出現(xiàn)問題，降低效率，影響生產(chǎn)。現(xiàn)就煤礦現(xiàn)場使用安裝膠帶運(yùn)輸機(jī)中發(fā)現(xiàn)的一些問題和改造方面做一淺談。

1 煤礦膠帶運(yùn)輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案

煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境的要求，由于煤礦井下環(huán)境潮濕、空氣渾濁、煤塵大、煤中含硫，對皮帶機(jī)機(jī)械部分有腐蝕作用，因此設(shè)計(jì)膠帶運(yùn)輸機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮架體耐腐蝕，各種機(jī)械承載部分強(qiáng)度要高，轉(zhuǎn)動(dòng)部分如軸承，減速機(jī)應(yīng)密封較好，避免煤塵進(jìn)入箱體內(nèi)。所以要求部件應(yīng)噴刷防銹漆，再加蓋漆或新材料，如SEW的減速機(jī)采用塑膠漆，防腐效果好。

由于井下巷道斷面受地質(zhì)條件影響，不能做的很大，特別是一些中、小型礦井開鑿巷道時(shí)沒有考慮安裝膠帶運(yùn)輸機(jī)，這時(shí)就要在設(shè)計(jì)架體時(shí)能設(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)輸架體待進(jìn)入安裝現(xiàn)場后再進(jìn)行組裝，可減少巷道運(yùn)輸難度如某礦采用帶寬1m的強(qiáng)力皮帶機(jī)，由于驅(qū)動(dòng)部，卸載部架體高2.6m，寬2.1m，因此在入井時(shí)造成運(yùn)輸困難，可見要求設(shè)計(jì)人員考慮運(yùn)輸問題是十分必要的。

對于斜井運(yùn)輸膠帶機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)更應(yīng)該注意設(shè)備運(yùn)行的安全性，主要是斜井膠帶的斷帶問題（俗稱射箭）和逆轉(zhuǎn)問題，在此根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)得出幾點(diǎn)。

1.1 膠帶硫化時(shí)的注意事項(xiàng)

1）膠帶的強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，特別是大傾角膠帶機(jī)，不能降低標(biāo)準(zhǔn)，防止帶強(qiáng)不夠，造成斷帶。

2）硫化時(shí)應(yīng)采用三段式搭接，可減少接頭處彎折或折斷鋼絲繩。

3）要保證配膠質(zhì)量及清潔度，防止鋼絲繩芯污染與膠帶不粘結(jié)，運(yùn)行中鋼絲繩芯抽出。

4）膠帶硫化后，要做接頭試驗(yàn)，以確認(rèn)硫化接頭的質(zhì)量。

1.2 膠帶安裝后的注意事項(xiàng)

1）煤礦使用膠帶機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長，載荷較大，應(yīng)每班做膠帶檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2）應(yīng)加裝斷帶抓捕器，目前有液壓式和機(jī)械式。

1.3 驅(qū)動(dòng)部分安裝逆止器的注意事項(xiàng)

1）逆止器的扭矩應(yīng)大于實(shí)際負(fù)荷扭矩。

2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)兩臺逆止器，這樣在1臺失效時(shí)，另1臺可正常工作，起到保護(hù)作用。

3）逆止器設(shè)計(jì)安裝位置很重要，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中常把逆止器安裝在減速器輸出軸一側(cè)，如圖1，或在減速器高速軸一側(cè)，如圖2所示。

圖1 逆止器安裝在減速器輸出軸一側(cè)圖

圖2 逆止器安裝在減速器高速軸一側(cè)圖

但經(jīng)過現(xiàn)場使用后效果很差在皮帶突然逆轉(zhuǎn)時(shí)，逆止器沒有起作用，出現(xiàn)把齒輪軸和齒輪剃頭現(xiàn)象，有的把電機(jī)掃膛、損毀電機(jī)，這種事故在中煤北礦現(xiàn)場發(fā)生過，因此認(rèn)為此種設(shè)計(jì)不合理，解決方案應(yīng)安裝在主軸上，如圖3所示。設(shè)計(jì)部門重新制定了改造方案，徹底改造后，在該礦使用效果很好。

圖3所示的這樣當(dāng)膠帶逆轉(zhuǎn)時(shí)，主要力矩加在滾筒和主軸上，沒有其它中間環(huán)節(jié)，可直接起到逆止作用，設(shè)計(jì)中最好加裝兩臺逆止器，可在主滾筒和改向滾筒上加裝。如圖4所示。

圖4的設(shè)計(jì)可防止1臺失效時(shí)，另1臺仍可起到保護(hù)作用，在實(shí)際中某礦采用了圖5方案。

圖3 主軸安裝逆止器圖例

圖4 主滾筒和改向滾筒安裝逆止器圖

2010年主持的大同唐山溝煤礦的主井皮帶機(jī)改造，由于驅(qū)動(dòng)改向滾筒沒有安裝位置，于是采用改造卸載滾筒為陶瓷滾筒，在卸載滾筒一側(cè)做延長軸，并加裝逆止器，運(yùn)行長達(dá)4年，使大傾角皮帶處安全合理的運(yùn)行狀態(tài)（如圖6所示）。

圖5 主滾筒和改向滾筒加裝逆止器圖

圖6 卸載滾筒一側(cè)做延長軸加裝逆止器圖

2 煤礦膠帶運(yùn)輸?shù)膬?yōu)化方案

在煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)計(jì)完成后可以采取優(yōu)化措施，首先可以在安裝中大傾角皮帶驅(qū)動(dòng)部基礎(chǔ)及卸載頭基礎(chǔ)做加強(qiáng)處理，中心線符合標(biāo)準(zhǔn)，皮帶機(jī)各變坡點(diǎn)要有過渡架體，以減少膠帶彎折，延長膠帶使用壽命；其次在電氣控制方面要按《煤礦安全規(guī)程》有各種保護(hù)，并能通過急停開關(guān)控制皮帶機(jī)的停止及報(bào)警，膠帶機(jī)沿線應(yīng)有報(bào)警廣播系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)有膠帶鋼絲繩監(jiān)測設(shè)備，做到每班檢查；另外由于主井皮帶機(jī)負(fù)荷大，一般采用兩驅(qū)或三驅(qū)，在電氣方面 采用高壓變頻起動(dòng)以減少起動(dòng)壓降，但要對變頻控制系統(tǒng)做到平衡處理，老的變頻系統(tǒng)中對平衡處理只是采用人調(diào)整的方法，即通過現(xiàn)場空載運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到平衡，但此方法受負(fù)荷大小變化影響，常出現(xiàn)電氣事故，現(xiàn)將大同煤礦集團(tuán)唐山溝礦一項(xiàng)改造說明一下，以做探討。

唐山溝煤礦在主井安裝一部DT－Ⅱ型強(qiáng)力皮帶，其技術(shù)參數(shù)如下頁表1所示。

電氣系統(tǒng)圖如下頁圖7所示。

結(jié)合圖7，3臺400kW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中 M1，M2通過各自的減速機(jī)（型號 KZN500－31.5－Ⅱ）與主驅(qū)動(dòng)滾筒聯(lián)接，采用尼龍銷棒硬聯(lián)接，電機(jī)M3通過減速機(jī)滯后主驅(qū)動(dòng)滾筒5.5m，與輔助滾筒聯(lián)接，動(dòng)力電纜L1，L2型號為 MYJV22－3×150＋1×75電纜供電，載流量為360A。電機(jī)調(diào)試中，3臺電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，運(yùn)行過程中，測試電流見表2。

表1 技術(shù)參數(shù)表

圖7 原電氣系統(tǒng)圖

表2 實(shí)際測試電流表

當(dāng)達(dá)到50Hz運(yùn)行時(shí)，電機(jī)和變頻器還表現(xiàn)正常，經(jīng)過20min運(yùn)行突然2號變頻器發(fā)生炸管現(xiàn)象，兩個(gè)串聯(lián)運(yùn)行的IGBT管全部炸掉，直流輸送端的快速熔斷也炸掉，由于事故未處理，只能用2臺電機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)過測試電流主、輔2臺電機(jī)拖動(dòng)皮帶運(yùn)行時(shí)電流如表3所示。

表3 2臺電機(jī)拖動(dòng)皮帶實(shí)測電流表

此表說明電機(jī)沒有達(dá)到滿負(fù)荷工作，可繼續(xù)維持生產(chǎn)。

同時(shí)發(fā)現(xiàn)主機(jī)電流始終大于輔機(jī)電流20A，說明主滾筒承載負(fù)荷較大，輔助滾筒承載較小，由于調(diào)試設(shè)備在空載運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整電機(jī)運(yùn)行速度依靠調(diào)頻率而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，但問題仍然存在，如何調(diào)整3個(gè)滾筒的空載與重載的平衡，使之在運(yùn)行中處于同步，是關(guān)鍵問題。如果3個(gè)滾筒失衡，就會出現(xiàn)故障。因此經(jīng)過分析確定了改造方法：

1）增加1根電纜，使3臺電機(jī)各自運(yùn)行，如圖5所示。

2）調(diào)整1號，2號電機(jī)運(yùn)行頻率為49.95Hz，3號電機(jī)頻率為50Hz。

3）增加三組變頻和饋電開關(guān)的故障閉鎖，避免當(dāng)1臺電機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)行時(shí)，其他2臺仍在工作，出現(xiàn)倒拉發(fā)電現(xiàn)象和燒毀電機(jī)故障。

4）增加平衡控制線，使3臺變頻裝置通過控制線傳遞調(diào)頻信號，自動(dòng)調(diào)整頻率以保證3臺電機(jī)自動(dòng)同步平衡，如圖8所示。

圖8 增加平衡控制線后控制系統(tǒng)圖

通過在原本基礎(chǔ)上的改進(jìn)，在安裝變頻調(diào)整裝置時(shí)也要做到供電系統(tǒng)要合理，電纜截面要滿足電機(jī)工作要求；使用變頻調(diào)速裝置要考慮滿載和輕載運(yùn)行時(shí)的速度關(guān)系，減少轉(zhuǎn)差率，使多臺電機(jī)在滿載運(yùn)行時(shí)，接近同步運(yùn)行；如果能使用工頻狀態(tài)運(yùn)行，最好使用變頻啟動(dòng)工頻運(yùn)行，因?yàn)榻?jīng)過變頻的電壓曲線是由方波構(gòu)成的，不能完全實(shí)現(xiàn)交流電壓的平滑曲線；增加平衡控制線，使3臺變頻裝置通過控制線傳遞調(diào)頻信號，自動(dòng)調(diào)整頻率以使3臺電機(jī)自動(dòng)同步平衡。

3 結(jié)語

通過在現(xiàn)場對煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)械及電氣改造，解決了斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)防止逆轉(zhuǎn)問題和多驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速平衡問題。由于改變原設(shè)計(jì)理念，使斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一旦發(fā)生逆轉(zhuǎn)，可以使逆止器有效發(fā)揮作用，不會對運(yùn)輸機(jī)的減速器、電機(jī)和機(jī)械部分造成損壞，保證了安全運(yùn)行，同時(shí)電氣系統(tǒng)的改造對目前斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)多驅(qū)動(dòng)平衡，避免倒拉車現(xiàn)象，對煤礦運(yùn)輸產(chǎn)生重要意義。