2800XPB電鏟增壓風艙系統升級改造

＊胡芳周

（中煤平朔集團有限公司 山西 036000）

利用齒輪、鏈條、鋼索滑輪組等傳動件傳遞動力的單斗挖掘機的電鏟，又稱為繩鏟、鋼纜鏟，但其重量大、機構性能不能很好地滿足作業要求及操縱不夠靈便的缺點，致使中小型機基本已被液壓傳動挖掘機代替。

1.P&H2800XPB電鏟除塵現狀

P&H2800XPB電鏟是安家嶺露天礦剝離巖石和坑下煤炭開采的主力軍[1]。電鏟是一種先進的礦業設備，其產能大、效率高，已成為煤礦企業重要的生產設備。由于電鏟構造復雜，其內部機械設備工作時會產生大量的熱量，對這些熱量進行冷卻、凈化機房內的空氣，需要借助外部環境中的冷空氣。

圖1是現有的2800XPB電鏟所配置的簡易過濾裝置。

圖1 原有的2800XPB電鏟所配置簡易過濾裝置

(1)簡易過濾器

現有2800XPB電鏟在粉塵過濾上采用非常簡易的過濾器。其過濾原件為一層濾網。濾網側方是接塵的軟管和風機。工作原理是將氣流中攜帶具有一定運動速度的粉塵進入金屬濾網，由于慣性作用，粉塵撞擊濾網被截留下來。

過濾器非常簡易，對于粉塵的過濾效果極低，尤其是對于空氣中漂浮的小顆粒粉塵，過濾效率機會等于零，除塵的效果非常不理想。因此，大量的細小粉塵會進入到控制室內，這些粉塵危害很大，容易引起設備的故障。

(2)軸流風機

原有的除塵系統設有2臺簡易的過濾器和2臺單葉片軸流風機。

2.改造原因

礦區作業環境的空氣中漂浮著大量粉塵，現有除塵設備除塵效果不好，大量粉塵不僅對電氣控制元件造成極大損壞，而且大大縮短電機使用壽命，電氣故障頻繁，增加維修成本，嚴重影響電鏟出動率。因此，計劃對現有除塵設備進行改造，空氣有效過濾，使電鏟有一個良好的作業環境，則這些故障就自然而然不存在了[2]。

3.改造技術方案

本改造技術方案參照平朔東露天4100XPC電鏟除塵設備確定。

(1)除塵改造的思路

只有對現有設備、結構、電氣等方面進行改動才能完成設備的改造。以下步驟為將設備改動降到最低方案的思路設計。

①將機房內粉塵含量降到最低需要有效的過濾設備。②為了保證車體結構的穩固安全，需要減少對現有車體結構的破壞。③現有電氣系統的改動需要降到最低。④安全可靠，經濟可行。

(2)系統設計主要參數

①增壓風艙本體及其護罩鋼結構材質要求A514低合金高強度鋼板。②54個除塵過濾器（總過濾面積950m2）采用美國唐納森公司的過濾器，濾材過濾精度要求達到MERV15標準或F9標準，透氣性≥520m3/m2.hat200Pa。③27個脈沖電磁閥[5]采用澳大利亞高原公司原裝進口閥，壽命＞100萬次。④輸灰的螺旋輸送機及旋轉卸灰閥1.5kW。⑤電控柜配置西門子PLC及電機控制柜、操作顯示屏。⑥噪音等級≤85dB(A)。⑦進風口防御措施：預過濾器采用椰棕過濾網。⑧有組織排放，粉塵排放濃度≤10mg/m3，煙氣凈化后排放濃度、排放速率應符合《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297-1996）要求。⑨溫度要求：夏季室外溫度＜30℃，冬季室外溫度＞-20℃。⑩壁板有足夠的強度和剛度（殼體厚度≥3.5mm Q345，花板厚度≥5mm Q345）。

(3)系統組成及工作流程

系統組成：塵器本體、濾芯、反吹系統、風機、輸灰裝置和電控柜組成，以及鋼結構、防雨頂棚和支撐件。

根據圖2所示，從除塵器頂部進入臟氣室的室外空氣，經過濾芯過濾進入凈氣室，進入凈氣室的干凈空氣通過風機送入機棚內。粉塵由除塵器收集，通過臟氣室下部輸灰裝置排出。系統配有壓縮空氣反吹系統，自動清理濾芯，延長濾芯使用壽命[3]。

圖2 過濾裝置系統組成

(4)除塵器的選用

原有慣性式除塵器對小顆粒粉塵過濾效率不高，設計選用濾筒式除塵器。根據同行業中使用情況，唐納森濾筒除塵器可以有效提高過濾效率，特別是針對0.2～4μm的粉塵效果很好（表1）。（慣性除塵器無法過濾0.2～0.3μm的粉塵）。

表1 粉塵粒徑與過濾器匹配表

除塵器外形結構如圖3。

圖3 改造后的除塵器立體圖

圖4 改造后的濾筒

圖5 風機的位置圖

圖6 脈沖控制器

圖7 風口的位置圖

圖8 整體效果圖

唐納森濾筒除塵器的主要參數：型號：DFT3-54（非標）；濾筒數量：54支；濾芯：唐納森圓形Ultra-Web濾筒；反吹閥數量：27組；反吹控制器：唐納森Delta-P C01控制器，AC220V；輸灰設備：螺旋輸送機+卸灰閥1.5kW。

(5)濾筒的規格

在這次改造方案中，考慮到濾筒備件供貨的及時性，建議選用唐納森標準尺寸的DFT圓形濾筒，在無錫工廠有充足的備貨。①濾筒材質：唐納森Ultra-web超細納米濾材。②濾筒尺寸：350mm×680mm。③過濾面積：23.6m2。④鋼護網、端蓋材質：內外鋼護網、鍍鋅材質。⑥墊圈：氯丁膠墊圈。

(6)風機

現有2800XPB電鏟配2臺單葉片軸流風機用于鼓風，與原有簡易過濾器組裝為一體。現有風機安裝為斜朝上，會對濾筒除塵器的安裝發生干涉，因此，需要將風機拆除并移位安裝。

風機的主要參數：

①型號：雙風葉軸流風機。②額定風量：30000 m3/h。③額定風壓：1500Pa[4]。④轉速：1800rpm。⑤額定功率：40kW，380V/50Hz/3P。⑥數量：2臺。

(7)排塵

現有2800XPB電鏟利用軸流風機的正壓風將粉塵吹出機體外。改造后采用負壓引風形式，需增設螺旋輸送機用于排塵，對除塵器需要進行一些特別配置[5]。

①除塵器配置槽型塵斗，槽型塵斗內部貫通，上部法蘭與除塵器過濾單元連接，下部與螺旋輸送機連為一體。

②輸送機尾端出口連接旋轉卸灰閥，卸灰閥出口連接排塵軟管，將粉塵排至地面。

③螺旋輸送機有足夠的長度，使卸灰閥和排塵軟管位于機體側面外部。

④集塵斗上設檢修門，在除塵器的支撐鋼結構上設置檢修口，以便于安裝檢修。

螺旋輸送機的主要參數：型號：LS-200；長度：7300mm；轉速：24rpm。

旋轉卸灰閥的主要參數：型號：YJD-200；口徑：200mm×200mm；轉速：24rpm。

減速機的主要參數：減速機：SEW；轉速：24rpm；額定功率：1.5kW，380V/50Hz/3P。

(8)脈沖控制器

除塵器自帶脈沖控制器用于產生脈沖，控制壓縮空氣反吹。脈沖控制器可根據設定自行工作，無需額外控制，只需提供電源。

脈沖控制器布置在除塵器的側部，其制器面板上配置有壓差表以便于觀察壓差參數；脈沖控制器通過電纜與凈氣室內的反吹閥進行連接，提供4～20mA的壓差信號輸出；用電規格：220V/50Hz/1P，200VA。

(9)防雨入口

原有的防雨罩，由于外形尺寸的原因無法留用，需要重新制作以配合新濾筒式除塵器。防雨罩采取牢固支撐，連接于除塵器底座及頂部。出風口位于除塵器凈氣室頂部，通過風管與風機相連。

(10)鋼結構改造

拆除原有的防雨結構和簡易過濾器，拆除原有的慣性式除塵器及鋼結構，增加除塵器塵斗支撐鋼結構底座。

(11)低溫環境配置

鑒于現場環境，冬季達到-30℃以下，對除塵系統相關設施采取低溫防護措施：除塵器配置寒冷氣候組件以保障脈沖閥在低溫下能正常工作。脈沖控制器配置自動加熱措施。電機配置低溫自加熱線圈。減速機采用低溫潤滑油。

(12)電氣系統

在新除塵系統中除了增加脈沖控制箱，還需增加PLC控制柜和顯示屏。使除塵系統控制滿足獨立運行要求，適合于未來集中一體化驅動平臺的控制。對系統中所涉及的各電氣設備改造如下。

①供電規格：380V/50Hz/3P。②主風機：雙風葉軸流風機為40kW，電機控制元器件采用原器件。③PLC柜：配置SIEMENS系列PLC和I/O模塊以及網絡模塊；螺旋輸送機及卸灰閥電機的控制，設置1.5kW電機的供電380V/50Hz/3P，以及控制回路。輸灰設備的啟停，建議每小時工作5～10min。④脈沖控制器：在主電柜中增加1路供電220V/50Hz/1P，以及控制回路。脈沖控制器的啟停與除塵器同步。⑤顯示屏：顯示屏布置在司機操作室與PLC柜連接。實時顯示除塵系統運行狀態、故障報警等信息。⑥系統信號：脈沖控制器輸出4～20mA的模擬量壓差信號，通過網絡傳輸供中控監控使用。脈沖控制器輸出高壓差報警信號通過網絡傳輸供中控監控使用。螺旋輸送機及卸灰閥配置零速開關，輸出報警信號通過網絡傳輸供中控監控使用。

(13)系統組成及工作內容(表2)

表2 系統組成及工作內容

4.改造后達到的效果

改造后，除塵設備的除塵凈化效果將滿足《工業企業設計衛生標準》（TJ36-79），《工業“三廢排放”排放試行標準》（GBJ4-73）。噪聲優于《工業企業噪聲設計規范》（GBJ114-88）。將極大的改善機棚內的粉塵狀況[6]，改善機電設備的運行環境，顯著減少設備的故障率。

5.系統改造安裝

除塵器系統的改造涉及設備、電氣、鋼結構等內容的改造，需要安排在電鏟大修時，在比較充裕的時間下進行。主要包括：設備及鋼結構預制、新設備安裝、電氣改造、調試運行。現場的安裝及調試由賣方負責，平朔公司協助提供吊車等機具，供電、供水、供氣等措施。

6.結論

通過對P&H2800XPB電鏟增壓風艙系統升級改造，我們可以改變P&H2800XPB電鏟作業環境，避免粉塵、灰塵較大，避免對電氣控制元件造成極大損壞，而且大大增加電機使用壽命，降低電氣故障，減少維修成本，嚴重影響電鏟出動率。因此，改造后的除塵設備，空氣有效過濾，使電鏟有一個良好的作業環境，則對電鏟機房內的設備產生較好的除塵效果，避免電鏟停機時間長，提升電鏟設備的出動率。