麻家梁礦PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽優(yōu)化設(shè)計布置研究及應(yīng)用

胡亞芳

（大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同037000）

1 立項原因或背景

轉(zhuǎn)載機(jī)在煤礦高產(chǎn)、高效生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，在采煤輸送工況惡劣的生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)載機(jī)煤量大時經(jīng)常出現(xiàn)過載即“壓轉(zhuǎn)載”現(xiàn)象，出現(xiàn)這種生產(chǎn)事故后，往往需要組織大量的人員進(jìn)行人工卸煤，為了解決這個問題，按照現(xiàn)場使用要求和實(shí)際情況對原有的轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽實(shí)施優(yōu)化布置，極大減輕了轉(zhuǎn)載機(jī)的負(fù)荷，使生產(chǎn)過程能順利進(jìn)行[1-2]。

2 研究或革新創(chuàng)新點(diǎn)

1）通過三種方案及實(shí)際生產(chǎn)過程應(yīng)用，對轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽布置順序進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化設(shè)計。

2）通過方案的科學(xué)對比不斷創(chuàng)新優(yōu)化，將轉(zhuǎn)載機(jī)長度由50.95 m縮短為44.56 m，縮短6.59 m，且為最優(yōu)方案。

3）使得后部運(yùn)輸機(jī)落煤點(diǎn)前移0.6 m，避免對轉(zhuǎn)載機(jī)尾鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生直接沖擊載荷。

4）通過對轉(zhuǎn)載機(jī)不同長度的性能和中部槽過煤斷面功率損耗進(jìn)行校核，從而找到轉(zhuǎn)載機(jī)功率運(yùn)行的最佳平衡點(diǎn)。

3 研究或革新內(nèi)容

3.1 轉(zhuǎn)載機(jī)參數(shù)

PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)（參數(shù)見表1）主要由機(jī)頭傳動部、機(jī)尾、架橋槽、凸槽、凹槽、鉸接槽、中部槽、聯(lián)接槽、開天窗中部槽、卸料槽、刮板鏈等部件組成。

3.2 轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽不同方式布置比較

1）轉(zhuǎn)載機(jī)布置24節(jié)溜槽，長度為50.95 m，如圖1所示。圖1轉(zhuǎn)載機(jī)槽1號—6號為固定穩(wěn)裝布置方式，為適應(yīng)巷道底板坡度及實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)槽落地段的“柔性鏈接”，由圖1可見，此布置方式轉(zhuǎn)載機(jī)1號—24號共50.95 m。

表1 PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)性能參數(shù)

圖1 PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽設(shè)計初始穩(wěn)裝布置方式（未標(biāo)單位：mm）

2）轉(zhuǎn)載機(jī)布置22節(jié)溜槽，長度為48.15 m。圖1轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽布置方式在生產(chǎn)過程中煤流量大時經(jīng)常出現(xiàn)“壓轉(zhuǎn)載機(jī)”過載現(xiàn)象，因此在圖1的基礎(chǔ)上對轉(zhuǎn)載機(jī)中部溜槽布置進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化。圖1布置方式為在推移轉(zhuǎn)載機(jī)過程中布置一節(jié)1 m中部短槽，對落地槽與巷道調(diào)節(jié)效果不佳，故在6號凹槽（落地槽）后連續(xù)布置兩節(jié)1 m中部短槽“柔性鏈接”，所以在破碎機(jī)出料口（10號）前布置一節(jié)2 m普通過渡槽（9號）。轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口（12號）與破碎機(jī)進(jìn)料口（15號）間布置兩節(jié)2 m普通槽（13號—14號）實(shí)現(xiàn)未破碎煤流緩沖。在轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口槽（15號）后布置一節(jié)1 m調(diào)節(jié)短槽（16號），可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)前后調(diào)節(jié)。18號、21號為前、后刮板輸送機(jī)減速機(jī)機(jī)頭正對普通中部槽，因此在18號—21號間布置19號—20號帶天窗中部槽，方便日常檢修作業(yè)及生產(chǎn)事故處理，中部槽布置較為科學(xué)優(yōu)化。

3）轉(zhuǎn)載機(jī)布置20節(jié)溜槽，長度為44.56 m。轉(zhuǎn)載機(jī)中部溜槽優(yōu)化設(shè)計布置后，在生產(chǎn)實(shí)際過程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)過載事故較第二種布置方式較為減少，觀察發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行電流遠(yuǎn)小于額定運(yùn)行電流的情況下會出現(xiàn)此事故，所以在第二種基礎(chǔ)上對轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計布置，生產(chǎn)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)破碎機(jī)出料口為破碎后煤流，無需長距離過渡，故在7號—8號中部短槽后直接布置破碎機(jī)出料口槽（9號），觀察發(fā)現(xiàn)破碎機(jī)進(jìn)料口槽（11號）至轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口槽（13號）間布置1節(jié)2 m普通中間槽即可實(shí)現(xiàn)煤流過渡，在轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口槽（13號）后布置一節(jié)1.4 m中部短槽調(diào)節(jié)槽，實(shí)現(xiàn)推移過程中前后調(diào)節(jié)，布置此調(diào)節(jié)槽也使后部運(yùn)輸機(jī)落煤點(diǎn)前移，可見第三種布置方式更為科學(xué)。

4）轉(zhuǎn)載機(jī)布置方式優(yōu)化設(shè)計后主要參數(shù)如表2所示。由表2可見，經(jīng)過優(yōu)化布置使轉(zhuǎn)載機(jī)后運(yùn)輸機(jī)落煤點(diǎn)前移0.6 m，避免對轉(zhuǎn)載機(jī)尾鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)直接產(chǎn)生沖擊載荷。由于受端頭支架長度與位置限制，第三種布置為轉(zhuǎn)載機(jī)布置最佳方式。

表2 轉(zhuǎn)載機(jī)布置方式優(yōu)化設(shè)計后主要參數(shù)

4 轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽優(yōu)化布置方案的計算校核

因溜槽數(shù)改變，轉(zhuǎn)載機(jī)長度發(fā)生變化，因此需要對轉(zhuǎn)載機(jī)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行計算校核。

4.1 轉(zhuǎn)載機(jī)空載/重載運(yùn)行功率對比

由表3可看出，溜槽數(shù)的多少即轉(zhuǎn)載機(jī)的長度直接影響了“壓轉(zhuǎn)載”的峰值電流及實(shí)際運(yùn)行功率，溜槽數(shù)越少，轉(zhuǎn)載機(jī)長度越短，重載時發(fā)生“壓轉(zhuǎn)載”峰值電流就越高，實(shí)際運(yùn)行功率就越大，使轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行功率達(dá)到最大化。

4.2 轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行功率損耗計算

轉(zhuǎn)載機(jī)總功率為600 kW，鏈速為1.74 m/s，運(yùn)輸能力3 500 t/h，根據(jù)轉(zhuǎn)載機(jī)長度計算中部槽單位長度上的裝煤量，即

式中：q為刮板鏈單位長度的裝煤量，kg/m；Qm為轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸能力，3 500 t/h；v為刮板輸送機(jī)的鏈速，1.74 m/s。

代入數(shù)據(jù)計算得q≈559 kg/m。

轉(zhuǎn)載機(jī)的底鏈也即空段的運(yùn)行阻力Wk和運(yùn)煤上鏈的重段運(yùn)行阻力Wzh分別為：

式中：ω為煤在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，取0.5；q1為刮板鏈單位長度的質(zhì)量，即Φ38 mm×126 mm刮板鏈的質(zhì)量，取88 kg/m；w1為刮板鏈在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，取0.4；L為轉(zhuǎn)載機(jī)長度，m；g為重力加速度，取9.8 m/s2；β為轉(zhuǎn)載機(jī)傾斜角度，（°）。

轉(zhuǎn)載機(jī)的功率損耗P為：P=（wzh+wk）v.

根據(jù)上述公式，轉(zhuǎn)載機(jī)在運(yùn)行坡度－2°～2°的狀態(tài)下滿足3 500 t/h的輸送能力，實(shí)際功率損耗見表3。

表3 電壓為3.3 kV時，轉(zhuǎn)載機(jī)空、重載峰值電流與功率及不同坡度損耗功率

5 結(jié)論

由表3知，隨巷道坡度增大，轉(zhuǎn)載機(jī)損耗功率逐漸增多，隨溜槽數(shù)減少，轉(zhuǎn)載機(jī)損耗功率逐漸降低，減少到20節(jié)時損耗功率為最低，且與重載時實(shí)際運(yùn)行功率相比較，得出此時轉(zhuǎn)載機(jī)功率最大化，因此PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽數(shù)為20節(jié)（44.56 m）已是該優(yōu)化方案的最佳設(shè)計，且按照600 kW的總裝機(jī)功率，可以有足夠的功率儲備能夠滿足片幫等煤量增加等異常狀況。