煤礦綜采工作面刮板輸送機智能化改造技術的研究與應用

劉志全

（開灤（集團）有限責任公司設備管理中心，河北 唐山 063000）

煤礦資源作為重要的戰略資源，在我國能源消費結構中占有重要作用，隨著煤炭工業技術水平的不斷提高，高產高效綜合機械化采煤成為煤炭開采的主流，刮板輸送機作為采煤機、液壓支架的重要的三機配套設備之一，正朝著大型化、大運量、長運距方向發展，刮板機的可靠性和使用壽命直接決定著煤炭生產的經濟效益。

1 刮板輸送機再利用問題

刮板輸送機主要運輸的物料為原煤、矸石，受物料摩擦及交變沖擊影響，刮板輸送機中部槽、刮板、鏈輪等關鍵部件表面磨損、腐蝕、劃傷比較嚴重，無法繼續使用。

以中部槽為例，全國每年因磨損而報廢的中部槽數量高達30～40 萬節，消耗鋼材3.6～4.8 萬t，價值1.26～1.68 億元，各煤礦企業均存有大量使用過的廢舊閑置中部槽，如直接報廢處理，不但會造成巨大浪費，還會導致嚴重污染。

因此，必須依靠有效的再制造手段，達到刮板輸送機各部件再利用的目的。[1]

2 刮板輸送機的動力驅動問題

綜采工作面刮板輸送機，其運行方式決定了在啟動時需要較大的功率，由于刮板輸送機在運行時需要克服很大的摩擦阻力，且負荷不均勻，并伴隨沖擊負載、物料堵塞超載、頻繁啟動等問題，這些因素導致刮板輸送機具有驅動負荷大、驅動電流大、機頭機尾功率輸出不平衡等特點。[2]

3 煤礦綜采工作面刮板輸送機智能化改造技術研究目標

利用煤礦企業的閑置SGZ730/400 刮板輸送機進行智能化升級改造，升級為SGZ730/630，滿足現有綜采工作面使用需求和國家對智能化礦井建設要求，包括以下五點改造：

一是SGZ730/400 刮板輸送機通過技術改造，升級為SGZ730/630，提高運量和輸送距離，滿足現有綜采工作面使用需求。

二是對減速器、鏈輪軸組、刮板鏈等關鍵部件重新選型與強度計算，滿足裝機功率提高后的強度要求[3]。

三是采用變頻一體技術，通過無極調速與直接轉矩控制，提高啟動轉矩，實現雙電機動態功率平衡，降低機械沖擊，避免啟動困難、運轉壓煤等問題，并預留遠程通訊接口，滿足綜采工作面的集控升級[4]。

四是研究中部槽、過渡槽、機頭架等結構件的復合修復技術，達到新機出廠性能。

五是對上述研究進行實施，地面鋪設長度50 米，組裝調試，滿足設計及使用要求。

4 煤礦綜采工作面刮板輸送機智能化改造設計

4.1 改造方案簡述

提高裝機功率，單電機功率由200kW 提升至315kW，電機采用變頻一體機，更換配套減速器，重新設計鏈輪軸組及附件；刮板鏈由26*92C 圓環鏈升級為30*108C圓環鏈，更換刮板，圓環鏈破斷負荷滿足＞3.5 倍安全系數要求；中部槽、過渡槽、機頭架等結構件采用復合修復技術進行修復，修復后再利用；銷軌、電纜槽、內外夾板等噴砂除銹、檢驗合格后再利用，啞鈴銷維持原設計，但考慮到舊件已被拉長＞10mm，為保證中部槽間水平、垂直角度的合理限位，需更換新件。[5]

4.2 具體實施內容

第一部分——機頭傳動部（如圖1）。機頭架原件修復后再利用，卸載高度維持不變（650mm），加工撥鏈器安裝座端面位置，確保鏈輪回轉外徑與安裝座的端面間隙＞20mm（原鏈輪外徑510mm，現鏈輪軸組外徑525mm）；舌板、撥鏈器等重新設計，匹配鏈輪與刮板鏈，方便拆裝；機頭側擋板重新設計加工；設計鏈輪軸組，匹配軸組與刮板、鏈條、減速器等裝配嚙合關系，確保不拆解動力部便可更換鏈輪軸組；鏈輪軸組參考寧夏西北SGZ764/630 刮板輸送機的成熟結構，鏈間距130mm，軸承采用雙列圓柱滾子軸承，遠程稀油潤滑，輸入軸花鍵規格執行GB/T3478.1 標準，20Z*10m*30P；鏈輪采用鍛造材質，7 齒分體鏈輪，軸承座外徑與原軸承座外徑一致（360mm），確保機頭架中板與軸承座外徑相切；制新機頭推移墊架，為避讓減速器，推移墊架需加寬250mm；更換機頭動力部，減速器為JS315 型，速比i=33.16，配高速軸強制潤滑泵，適應傾角±30°，執行標準MT/T148-1997；重新設計連接罩筒、半聯軸器、閘盤等連接件，更換鏈輪遠程潤滑油箱；配套變頻一體機技術，電機為315kW 變頻一體機，電壓等級1140V，并實現智能控制；（如表1）改變機頭傳動部鏈輪中心至減速器外邊寬度尺寸、機頭墊架至側擋板的高度尺寸和推移點位置尺寸。

圖1 機頭傳動部

表1 變頻一體機技術參數表

第二部分——機尾傳動部。機尾傳動部與機頭傳動部升級方案一致；機尾側擋板、機尾蓋板、緊鏈器、阻鏈器等投新；鏈輪軸組壓塊改造，回煤罩組件制新，確保鏈輪外徑與回煤罩的間隙＞1 個刮板厚度。[6]

第三部分——過渡槽。過渡槽原件修復后再用；過渡槽銷軌1°變線，避免過渡槽擋板側與電機干涉；過渡槽增加銷軌座1 個，銷軌爬坡＜3°，確保切透三角煤；電機由單速電機改為變頻一體機，電機加長500mm，需增加過渡槽推移梁1 處；制新過渡推移梁，為躲避電機占用空間，加長250mm；最后制新過渡槽擋板。

第四部分——刮板鏈組件。因為電機功率提升至315kW，原有26*92C 圓環鏈的破斷負荷為850KN，不滿足＞3.5 倍安全系數要求，因此，需將圓環鏈升級為30*108C（破斷負荷1130KN）；設計刮板及E 型螺栓，匹配槽型角度、槽內寬，并控制各處設計間隙。

第五部分——中部槽再制造修復。切割中板兩側舌板，底板磨損量小，暫且不動（必保中板下面與中板上面間隙＞123mm）；中板上面銑加工，至啞鈴銷中心確保尺寸8mm，銑寬576，中板覆NM400 耐磨板，中部塞焊，四周角焊；舌板加工（包括各倒角），焊接舌板；槽幫上沿切割，切割對中寬度668mm，切割后加工上沿并與槽幫上下坡口焊接，上沿材質NM400；槽幫鏈道下沿貼耐磨板，板厚6mm；槽口（喇叭口）加強耐磨焊絲堆焊，上鏈道焊長50mm，下鏈道焊長100mm，槽口尺寸＜688+10mm；中板上面取中130mm 間距為鏈道位置，以130 為基準，兩側采用等離子熔覆技術，通長熔覆耐磨合金粉末，厚度2mm，寬度50mm；拉移耳板、銷軌座整形修復，滿足技術規范要求。

5 煤礦綜采工作面刮板輸送機智能化改造技術的經濟和社會效益

5.1 減少設備投入產生的經濟效益

通過將SGZ730/400 刮板輸送機智能化改造，升級為SGZ730/630 刮板輸送機，可盤活煤礦企業內部的閑置設備資產，每年預計可減少煤礦企業新設備投入經費數百萬元，也為煤礦企業在綜采刮板輸送機的選型使用上開闊了新的思路，且成功經驗可移植，將為煤礦企業產生巨大的經濟效益。

5.2 提高工作效率產生的社會效益

研究煤礦綜采工作面刮板輸送機智能化改造技術，響應了國家提出的“建設煤礦智能化綜采工作面”和“降耗減排，實現綠色用能”的總體要求，在煤礦綜采工作面智能化建設等方面有重要的意義。

6 結語

煤礦綜采工作面刮板輸送機智能化改造技術，將閑置的刮板輸送機通過技術改造，制造出質量合格的智能化產品，并再次投入使用，其技術內容符合煤礦智能化礦井建設相關指標，減少煤礦企業對新設備的資金投入，實現了節能、節材、節約資源和減少污染等目的。

研究的成功應用，全年可減少煤礦企業新設備投入經費數百萬元，同時，在煤礦綜采工作面智能化建設、保障作業人員人身安全和安全文明生產等方面具有重要的社會意義。