礦用電纜清潔、纏繞一體化裝置

閆 軍，連素軍，馬江輝

(潞安環能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031)

煤礦井下自然條件惡劣，整個巷道的各種設備控制、電話聯絡、瓦斯監測等采用它的電纜來完成相應的功能，它的優勢是傳輸距離長、損耗低且敷設方便、密封性好、可靠性高，是煤礦各種采掘、通訊設備、監測監控等設備電力傳輸的橋梁。

1 礦用電纜回收概況

煤礦井下整個巷道使用的監測監控、通信、信號等的電纜用量較多，當巷道回撤時，前述各種較細的電纜需全部回收上井并經檢查及維護等工序后放置在倉庫內以備下次使用。這些電纜大都附著煤塵、煤泥和油污，目前只能依靠人工清理，清潔起來十分不便，清潔過程費時費力，同時還需人工將電纜纏繞在繞線盤上，無形中增大了工人的勞動強度，給工人造成很大的不便。以該礦9105工作面巷道為例，使用的信號、通訊、監測監控電纜各約3 600 m，回收及清潔、整理平均每1 000 m需投入人工2人，平均每人一天約為200元，上萬米的電纜經人工清潔、搬運及最終盤在繞線盤上，需消耗費用約22人×200元/人=4 400元；隨著礦井采掘延伸的增加，對此類型電纜的使用越來越頻繁，相應回收、清潔、纏繞投入的人力工時成為企業不小的開支之一。

2 設計方案

目前，我礦仍采用最原始的人工拖、拉、拽等方式將井下巷道回收上來的上萬米電纜按用途及規格分別整理、清潔、纏繞并放置在庫房內，且懸掛相應標識牌，以方便基層隊組、庫房管理人員領用，這種方式存在勞動強度大，人工投入多，整理頻繁，所以特設計制作了一套礦用電纜清潔、纏繞一體化裝置，以實現電纜的自動化清潔和纏繞來取代傳統的人工作業方式。如圖1所示，該裝置由兩大部分組成：機械部分由清洗裝置、烘干機、繞線裝置三部分組成；清洗裝置包括移動式污水箱、進出線裝置、進水管、第一清洗滾筒、第二清洗滾筒、連接筒、被動輪、滾筒驅動電機等組成，第一清洗滾筒和第二清洗滾筒通過連接筒連接，被動輪固定設置在連接筒外周上，滾筒驅動電機的主動輪通過膠帶與被動輪傳動連接；第一清洗滾筒和第二清洗滾筒內設置有清洗刷，筒壁上設置有排污口；外接水源通過進水管分別從進出線裝置口進入第一清洗滾筒和第二清洗滾筒，進水管上設置有電磁閥；繞線裝置包括繞線盤、支撐架和繞線電機，繞線電機的輸出軸通過減速機驅動轉軸轉動，帶動繞線盤轉動，用于將電纜纏繞在繞線盤上；烘干機設置在清洗裝置與繞線裝置之間，用于對清洗過的電纜進行烘干。電氣部分由控制電路將電力能量轉化為上述機械部分的動力，如圖2所示。由主回路、控制回路組成：主回路中，三相交流電源輸出端依次通過斷路器QF、交流接觸器KM的主觸點KM1后分別與烘干機電機M2和繞線電機M3的電源輸入端連接，三相交流電源輸出端還依次通過斷路器QF、交流接觸器KM的主觸點KM1、熱繼電器FR后與滾筒驅動電機M1的電源輸入端連接；控制回路中，三相交流電源的主線L3依次通過熔斷器FD、熱繼電器FR觸點、啟動按鈕QA、停止按鈕TA、交流接觸器KM的線圈后與三相中性點N連接，交流接觸器KM輔助觸點KM2與啟動按鈕QA并聯，交流接觸器KM輔助觸點KM3的一端與熔斷器FD的輸出端連接，另一端經電磁閥后與三相中性點N連接。

1—污水箱；2—固定架；3—清洗裝置；4—繞線裝置；5—進水管；6—第一清洗滾筒；7—第二清洗滾筒；8—連接筒；9—被動輪；10—滾筒驅動電機；11—排污口；12—進線口；13—出線口；14—電纜；15—電磁閥；16—烘干機；17—繞線盤；18—支撐架；19—移動輪；20—出水口；21—進線裝置；22—出線裝置

電路的工作原理如下：啟動時，閉合隔離開關QF，按下啟動按鈕QA，控制回路接通，接觸器線圈KM得電，相應觸點動作，KM1閉合接通三個負荷電機，KM2閉合自保，KM3閉合，水控電磁閥得電，水門打開，開始往兩個清洗滾筒內噴水，啟動結束。停止時：按下停止按鈕TA，接觸器線圈KM失電，主觸點KM1斷開，清洗滾筒驅動電機、烘干機、移動繞線盤電機全部停止工作，輔助觸點KM2自保觸點斷開，KM3斷開，水控電磁閥也失電關閉，設備停止運行。

工作過程：人工將電纜通過進線裝置口穿進去，出線裝置口穿出來，把頭固定到繞線盤上方。此時，可通過控制電路對驅動電機、烘干機，繞線電機按順序依次供電，滾筒驅動電機帶動第一清洗滾筒和第二清洗滾筒旋轉，同時電磁閥打開，進水管將干凈水和清洗劑注入清洗滾筒，這樣電纜在繞線盤的轉動下依次經過滾筒內側清洗刷清潔、烘干機烘干、并連續作業纏繞在繞線盤上，待繞線盤纏滿后自動停轉，再將繞線盤滾動到相應規格區域放置，換下一個空的繞線盤重復上述過程，直至電纜全部清潔完畢。

圖2 電氣控制

3 該裝置的優點

制作該裝置所需的小功率1.5 kW電機、烘干機、電磁閥等可從網上購買，費用約2 078元，另外滾筒定做、人工制作焊接等費用約450元，總費用共約2 530元。未使用該裝置前，該礦每年回收所有綜采面和掘進面的電纜數量，信號、通迅、控制等類型的電纜約在2萬米以上，需投入人工拖、拉、拽、清潔、纏繞等工序約4 400元/萬米；通過使用本次設計的裝置后，只需人工3人3天即可完成回收電纜的清潔、纏繞等工序，考慮到1.5 kW的電機每天運轉6 h，工業用電為1.2元/kW·h,總的費用為1.2×6×3+3×3×200=1 821.6元，兩項相抵可為企業節約2 500元/萬米，當年即可收回成本，不僅經濟效益可觀，而且工人可從繁重的體力勞動中解放出來，電纜也得到了清潔、又整齊盤繞在繞線盤上，避免了堆放雜亂，為工作場所標準化創造了良好的環境。