淺談煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)改造

李文光

隨著煤礦機(jī)械化程度的提高，膠帶運(yùn)輸機(jī)以其安全、高效、提升能力強(qiáng)被普遍采用。其在礦山、冶金、倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)使用率非常高，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。特別是煤礦井下條件惡劣，使用膠帶運(yùn)輸機(jī)可以有效提高生產(chǎn)效率，減少運(yùn)輸事故。但如安裝使用不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，降低效率，影響生產(chǎn)。現(xiàn)就煤礦現(xiàn)場(chǎng)使用安裝膠帶運(yùn)輸機(jī)中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題和改造做一探討。

1 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)方面

（1）由于煤礦井下環(huán)境潮濕、空氣渾濁、煤塵大、煤中含硫，對(duì)皮帶機(jī)機(jī)械部分有腐蝕作用，因此設(shè)計(jì)膠帶運(yùn)輸機(jī)時(shí)，應(yīng)考慮架體耐腐蝕性，各種機(jī)械承載部分強(qiáng)度要高，轉(zhuǎn)動(dòng)部分如軸承、減速機(jī)應(yīng)密封較好，避免煤塵進(jìn)入箱體內(nèi)。為此，要求部件應(yīng)噴刷防銹漆，再加蓋漆或新材料，如SEW 的減速機(jī)采用塑膠漆，防腐效果好。

（2）由于井下巷道斷面不能做得很大，特別是一些中、小型礦井，開鑿巷道時(shí)沒有考慮安裝膠帶運(yùn)輸機(jī)，這時(shí)就要在設(shè)計(jì)架體時(shí)，設(shè)計(jì)成分體結(jié)構(gòu)以便于運(yùn)輸，待進(jìn)入安裝現(xiàn)場(chǎng)后，再進(jìn)行組裝，可減少巷道運(yùn)輸難度。

（3）斜井運(yùn)輸膠帶機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)更應(yīng)該注意設(shè)備運(yùn)行的安全性，主要是斜井膠帶的斷帶（俗稱射箭）和逆轉(zhuǎn)問(wèn)題。

（4）膠帶硫化時(shí)應(yīng)注意：①膠帶強(qiáng)度應(yīng)附合設(shè)計(jì)要求，特別是大傾角膠帶機(jī)，不能降低標(biāo)準(zhǔn)，防止帶強(qiáng)不夠，造成斷帶；②硫化時(shí)應(yīng)采用三段式搭接，可減少接頭處彎折鋼絲繩；③要保證配膠質(zhì)量及清潔度，防止鋼絲繩芯污染與膠帶不粘結(jié)，運(yùn)行中鋼絲繩芯抽出；④膠帶硫化后要做接頭實(shí)驗(yàn)，以確認(rèn)硫化接頭的質(zhì)量。

2 逆止器的安裝改造

膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)部分應(yīng)加裝逆止器，這是防止皮帶機(jī)倒轉(zhuǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。

逆止器的扭矩應(yīng)大于實(shí)際負(fù)荷扭矩。

應(yīng)設(shè)計(jì)兩臺(tái)逆止器，一臺(tái)失效時(shí)另一臺(tái)可正常工作，起到保護(hù)作用。

圖1 逆止器安裝示意

逆止器的設(shè)計(jì)安裝位置很重要，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中常把逆止器安裝在減速器輸出軸一側(cè)（見圖1a））或高速軸一側(cè)（見圖1b））。但現(xiàn)場(chǎng)使用效果很差，因在皮帶突然逆轉(zhuǎn)時(shí)逆止器沒有起作用，出現(xiàn)齒輪軸和齒輪剃頭現(xiàn)象，有的把電機(jī)掃膛、損毀電機(jī)，因此筆者認(rèn)為此種設(shè)計(jì)不合理，逆止器應(yīng)安裝在主軸上（見圖2），改造后使用效果很好。

圖2 逆止器安裝在主軸上

改造后，當(dāng)膠帶逆轉(zhuǎn)時(shí)，主要力矩加在滾筒和主軸上，沒有其他中間環(huán)節(jié)，可直接起到逆止作用。設(shè)計(jì)中最好在主滾筒和改向滾筒上加裝兩臺(tái)逆止器（見圖3）。這樣，一臺(tái)逆止器失效時(shí)，另一臺(tái)仍可起到保護(hù)作用。

圖3 主滾筒和改向滾筒上加裝逆止器

大同唐山溝煤礦主井皮帶機(jī)，由于驅(qū)動(dòng)改向滾筒沒有安裝位置，于是改造卸載滾筒為陶瓷滾筒，在卸載滾筒一側(cè)作延長(zhǎng)軸，并加裝逆止器，效果很好，已運(yùn)行4 年（見圖4）。

3 變頻控制系統(tǒng)平衡處理的改造

由于主井皮帶機(jī)負(fù)荷大，一般采用兩驅(qū)或三驅(qū)驅(qū)動(dòng)；在電氣方面采用高壓變頻啟動(dòng)以減少啟動(dòng)壓降，但要對(duì)變頻控制系統(tǒng)進(jìn)行平衡處理。老的變頻系統(tǒng)采用人工方法作平衡處理，即通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)空載運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到平衡，但受負(fù)荷變化影響常出現(xiàn)電氣事故。

圖4 卸載滾筒一側(cè)做延長(zhǎng)軸加裝逆止器

唐山溝煤礦在主井安裝一部DT-Ⅱ型強(qiáng)力皮帶，其技術(shù)參數(shù)見表1，電氣系統(tǒng)見圖5。

表1 DT-Ⅱ型強(qiáng)力皮帶技術(shù)參數(shù)

圖5 DT-Ⅱ型強(qiáng)力皮帶電氣系統(tǒng)

3 臺(tái)400 kW 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中M1，M2 通過(guò)各自的減速機(jī)（型號(hào)KZN500-31.5-Ⅱ）與主驅(qū)動(dòng)滾筒連接，采用尼龍銷棒硬連接；電機(jī)M3 通過(guò)減速機(jī)滯后主驅(qū)動(dòng)滾筒5.5 m，與輔助滾筒連接；動(dòng)力電纜L1，L2 型號(hào)為MYJV22-3×150+1×75，載流量為360 A。電機(jī)調(diào)試中，3 臺(tái)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，第33 頁(yè)表2 為測(cè)試電流參數(shù)。

表2 測(cè)試電流參數(shù)

當(dāng)達(dá)到50 Hz 運(yùn)行時(shí)，電機(jī)和變頻器表現(xiàn)正常。經(jīng)過(guò)20 min 運(yùn)行，2#變頻器突然發(fā)生炸管現(xiàn)象，兩個(gè)串聯(lián)運(yùn)行的IGBT 管全部炸掉，直流輸送端的快速熔斷也炸掉，只能用兩臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，一主一輔兩機(jī)拖動(dòng)測(cè)試情況見表3。

表3 主、輔機(jī)電流頻率對(duì)比

測(cè)試說(shuō)明電機(jī)沒有達(dá)到滿負(fù)荷工作，電機(jī)額定電流Ie=244.6 A，通過(guò)減少運(yùn)煤量，繼續(xù)維持生產(chǎn)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)主機(jī)電流始終大于輔機(jī)電流20 A，說(shuō)明主滾筒承載負(fù)荷較大，輔助滾筒承載較小。調(diào)試設(shè)備在空載狀態(tài)運(yùn)行，依靠調(diào)頻率改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，但問(wèn)題未得到解決。如何使3 個(gè)滾筒的空載與重載平衡，使之在運(yùn)行中處于同步是關(guān)鍵問(wèn)題，如果3 個(gè)滾筒失衡就會(huì)出現(xiàn)故障。改造方案如下。

（1）增加1 根電纜，使3 臺(tái)電機(jī)各自運(yùn)行（見圖6）。

（2）調(diào)整1#，2# 電機(jī)運(yùn)行頻率為49.95 Hz，3#電機(jī)頻率為50 Hz。

（3）增加3 組變頻和饋電開關(guān)的故障閉鎖，避免一臺(tái)電機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)行時(shí)其他兩臺(tái)仍在工作，出現(xiàn)倒拉發(fā)電現(xiàn)象，燒毀電機(jī)。

圖6 增加平衡控制線后控制系統(tǒng)

（4）增加平衡控制線，使3 臺(tái)變頻裝置通過(guò)控制線傳遞調(diào)頻信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整頻率，使3 臺(tái)電機(jī)自動(dòng)同步平衡。

安裝變頻調(diào)整裝置時(shí)：

（1）供電系統(tǒng)要合理，電纜截面要滿足電機(jī)工作要求。

（2）使用變頻調(diào)速裝置要考慮滿載和輕載運(yùn)行時(shí)的速度關(guān)系，減少轉(zhuǎn)差率，使多臺(tái)電機(jī)在滿載運(yùn)行時(shí)接近同步運(yùn)行。

（3）能使用工頻狀態(tài)運(yùn)行，最好使用變頻啟動(dòng)工頻運(yùn)行，因?yàn)榻?jīng)過(guò)變頻的電壓曲線是由方波構(gòu)成的，不能完全實(shí)現(xiàn)交流電壓的平滑曲線。

（4）增加平衡控制線，使3 臺(tái)變頻裝置通過(guò)控制線傳遞調(diào)頻信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整頻率，使3 臺(tái)電機(jī)自動(dòng)同步平衡。