DTL 型帶式輸送機的布置與優化升級

鞏建軍

（山西寧武大運華盛莊旺煤業有限公司， 山西 寧武 036700）

引言

井下運輸機是現代化礦井建設的重點大型設備，帶式輸送機因其運載量大、持久穩定、多角度可控性強的優點被很多現代化礦井所采用，是礦井機電系統中重要的組成部分[1]。但目前隨著礦井產能地提升、電能功耗加急等原因出現，帶式輸送機在傳動過程中也難免會發生皮帶磨損、設備老化、能耗加大的問題[2-3]。在莊旺煤礦采區銜接優化過程中，對本礦DTL 型帶式輸送機的重新布置和監控系統的升級改造，增加了傳感器地安裝和數據地采集功能，對于輸送機的精準度掌握和運行效率有了進一步的提升。

1 帶式輸送機概況

莊旺煤礦主斜井運輸設備現采用DTL120/30/2×200 型阻燃帶式輸送機，帶寬1 200 mm，帶速2.5 m/s，長度554.2 m，傾角20°，運輸能力達到300 t/h，頭部為Φ1 000 mm 膠面滾筒雙電機雙滾筒驅動，尾部液壓張緊；其他配套設備概述如下：電動機型號YBPT315L-4，N=200 kW，共計2 臺；減速器型號ZSY560-50， 共 計2 臺； 制 動 器 型 號 為BYWZ5-500/121，共計2 臺；逆止器型號DSN050，共計2臺；偶合器型號為YOXⅡz 650，共計2 臺。

主斜井帶式輸送機為10 kV 高壓供電，主斜井井口房設配電室，兩回10 kV 電源分別引自工業場地10 kV 變電所10 kV 不同母線段，導線型號為YJV22-8.7/10 3×50 mm2，距離0.1 km；采用KYN28型戶內鎧裝金屬封閉中壓開關設備配電控制。設有電動機短路、欠壓、過載、斷電等電氣保護。在升級改造前，DTL 型帶式輸送機控制系統工作原理如圖1 所示。

圖1 DTL 型帶式輸送機未改造前控制系統原理圖

未進行升級改造前的DTL 型帶式輸送機并沒有不具備綜合保護功能，根據對其投產后的運行狀況，主要暴露出來以下主要問題[4-6]：

1）輸送機在啟動時會由于電機的瞬時轉速較快對機子本身造成沖擊，帶動滾筒表面線速度在極短時間內從0 m/s 增加到額定轉速3 m/s，由于慣性力較大將對皮帶的使用壽命造成嚴重影響。尤其在載煤甚至滿載的工況下，這種瞬間的突然啟動對設備震動影響將更大；

2）帶式輸送機屬于大型機電設備，瞬時啟動時能耗較高，存在一定的電能浪費的情況；

3）無法做到對皮帶磨損跑偏、托輥損壞、減速機斷軸等問題進行實時監控。這些問題不僅是企業潛在的安全隱患，還增加了設備出現故障的概率，縮短了設備的使用壽命，在無形中增加了煤炭企業的生產成本。因此對輸送機進行重新設計布局并增加綜合保護裝置，這對保障輸送機的正常運營至關重要。

2 帶式輸送機的設計與布局

帶式輸送機的驅動方式分為機頭驅動、機尾驅動和聯合驅動三種驅動模式，莊旺煤礦軌道巷所用DTL120/30/2×200 型阻燃帶式輸送機為實現功率平衡，根據皮帶傾斜角度的變化，選擇機尾驅動形勢進行工作。

2.1 布置形式

為保證膠帶與傳動滾筒有足夠的摩擦力，對DTL120/30/2×200 型阻燃帶式輸送機采用機尾驅動的布置方式，物料下運過程中張緊力保持高位狀態，這種布置形式相當于將上運帶式輸送機的驅動進行反轉，具體布置形式如圖2 所示。

圖2 驅動在機尾下運示意圖

2.2 驅動及制動系統

帶式輸送機在下運過程中，當傾斜阻力FST大于主要阻力FH時，電機為保證設備穩定運行、電流回饋電網將做負功，供電開關應選用軟啟開關并打開變頻器。莊旺礦還為下運帶式輸送機配置了專用的控制系統，當在設備需要停機時，靠盤式制動器首先投入制動進行關停，這樣在很大程度上減少了制動器與滾筒聯接時的中間傳動環節，實現了快速準確的設備制動。

2.3 阻尼裝置

為提高帶式輸送機下運過程中的穩定性，確保輸送機轉動時不打滑、不超速，將在承載段加設阻尼裝置，包括阻尼托輥、聚氨酯阻尼板、阻尼鋼板和阻尼膠帶等，阻尼裝置的結構如圖3 所示。

圖3 阻尼裝置結構示意圖

3 帶式輸送機的優化升級

由于原有的帶式輸送機存在的一些問題無法得以修正，在本次升級改造中將安裝本安型變頻調速器，采用變頻技術保證煤礦開采過程中煤炭運輸的穩定性。圖4 為加裝變頻器后的工程原理圖，改造后的DTL 帶式輸送機控制系統增加了變頻器、變頻控制器、顯示器和操作臺。變頻器將根據電動機轉速、皮帶運行速度等參數對設備運作狀態進行調節，所有數據可以上傳至后臺數據庫，操作人員可以隨時調取、選擇。

圖4 帶式輸送機改造后控制系統原理圖

DTL 帶式輸送機安裝一套KTC101 型監控綜合保護裝置，該裝置具有控制、保護及通信功能，用于帶式輸送機的啟停及保護，具有防止打滑、撕裂、堆煤、斷帶、超溫灑水、低速、跑偏、煙霧、沿線急停等各種保護裝置。除在皮帶機機頭、機尾位置安裝有灑水裝置外，皮帶每間隔50 m 設有噴霧降溫設施和煙霧報警保護。依據故障性質和程度，分別動作于事故報警或緊急停機，配備有礦用張緊力傳感器用以檢測膠帶瞬間張緊力。

4 實際應用效果分析

DTL120/30/2×200 型阻燃帶式輸送機完成優化升級后在莊旺煤礦井下工作面完成了滿載試驗。經過對實驗數據分析，運輸機噪音控制、傳動穩定性、裝載能力和皮帶管理均有了明顯提升，在試驗過程中，沒有托輥斷裂、減速器斷軸情況的發生，采煤工作進行順利。

5 結論

1）安裝有本安型變頻調速器，可以實現電動機轉速、皮帶運行速度的實時監控，啟動過程中降低設備功耗、減弱沖擊；

2）安裝KTC101 型監控綜合保護裝置，用于帶式輸送機的啟停及作業過程中的各種保護；

3）加裝多重阻尼裝置，確保輸送機在作業過程中轉動時不打滑、不超速。