礦山大型膠帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置改造實(shí)踐

宋莉莉

摘要：膠帶運(yùn)輸機(jī)以其輸送距離長(zhǎng)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于大型礦山礦石運(yùn)輸中。針對(duì)內(nèi)蒙古礦業(yè)公司選礦廠鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中由于共振作用引起的電動(dòng)機(jī)軸承頻繁損壞的問題，對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行改造。選擇在地面新建驅(qū)動(dòng)機(jī)房，將驅(qū)動(dòng)裝置位置下移，采用變頻器啟動(dòng)的軟啟動(dòng)方式，從根本上解決了電動(dòng)機(jī)軸承頻繁損壞的問題，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到98 %， 3年多來，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。

關(guān)鍵詞：膠帶運(yùn)輸機(jī);振動(dòng);電動(dòng)機(jī);驅(qū)動(dòng)裝置;軟啟動(dòng)

中圖分類號(hào)：TD528文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2020）04-0046-04doi：10.11792/hj20200410

露天礦山開拓方法根據(jù)運(yùn)輸方式一般分為公路運(yùn)輸開拓法、鐵路運(yùn)輸開拓法和膠帶運(yùn)輸開拓法等。膠帶運(yùn)輸開拓法采用的運(yùn)輸設(shè)備主要為膠帶運(yùn)輸機(jī)，膠帶運(yùn)輸機(jī)與其他運(yùn)輸設(shè)備相比，不僅具有輸送能力大、輸送距離長(zhǎng)、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、運(yùn)營(yíng)成本低、自動(dòng)化程度高、壽命長(zhǎng)、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，而且維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)適用，大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平較高，使設(shè)備成本大為降低。目前，國(guó)內(nèi)膠帶運(yùn)輸機(jī)使用安全系數(shù)較高[1]。因此，膠帶運(yùn)輸機(jī)是輸送各種礦物最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備之一[2]，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工礦企業(yè)中。膠帶運(yùn)輸機(jī)在輸送過程中容易出現(xiàn)跑偏、振動(dòng)等問題，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)軸承頻繁損壞。因此，分析引起膠帶運(yùn)輸機(jī)振動(dòng)的原因，并對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性改造，是日常生產(chǎn)中亟需解決的問題。

1 工程背景

中國(guó)黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司（下稱“內(nèi)蒙古礦業(yè)公司”）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)新巴爾虎右旗境內(nèi)，主要經(jīng)營(yíng)有色金屬礦探、采、選和礦產(chǎn)資源投資等業(yè)務(wù)。礦區(qū)面積9.844 9 km2，銅金屬儲(chǔ)量300萬t，鉬金屬儲(chǔ)量60萬t，年產(chǎn)金屬銅6.4萬t、金屬鉬0.6萬t，產(chǎn)值約34.59億元。內(nèi)蒙古礦業(yè)公司烏山銅鉬礦為大型露天開采礦山，采用臺(tái)階開采工藝，選礦采用一段破碎開路+SAB磨礦+銅鉬混合浮選+銅鉬分離浮選+精礦濃縮及尾礦膏體排放工藝，開拓運(yùn)輸采用長(zhǎng)979.279 m的鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)。內(nèi)蒙古礦業(yè)公司一期工程設(shè)計(jì)2個(gè)系列，每個(gè)系列處理礦石能力為16 000 t/d，礦石由液壓旋回破碎機(jī)破碎后，由重型板式給礦機(jī)輸送至中轉(zhuǎn)站，2個(gè)系列共用1條寬1 600 mm，長(zhǎng)979.279 m的鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)。選礦廠膠帶安裝在機(jī)頭中轉(zhuǎn)站15.07 m平臺(tái)上，3臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)備及樓板振動(dòng)強(qiáng)烈，致使電動(dòng)機(jī)軸承頻繁損壞，不僅增加了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度而且也增加了成本。因此，從多方面查找問題，對(duì)鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)頻繁損壞原因進(jìn)行分析，并提出新建一個(gè)地面驅(qū)動(dòng)機(jī)房，采用更為先進(jìn)的變頻軟啟動(dòng)的改造方案，以改善鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行工況，達(dá)到降本增效的目的。

2 鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其改造

2.1 工作原理及組成

鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)是由撓性輸送帶作為物料承載體和牽引件的連續(xù)輸送設(shè)備，根據(jù)摩擦傳動(dòng)的原理，采用傳動(dòng)滾筒帶動(dòng)輸送帶進(jìn)行物料的傳遞和運(yùn)輸。

內(nèi)蒙古礦業(yè)公司一期工程采用鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸?shù)V石。鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、液力耦合器、制動(dòng)器組成。主驅(qū)動(dòng)為YKK5001-4型電動(dòng)機(jī)，功率為500 kW;采用YOXYSZ750型液力耦合器;采用重錘式張緊裝置。3臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置安裝在機(jī)頭中轉(zhuǎn)站15.07 m平臺(tái)上。鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)見圖1，驅(qū)動(dòng)裝置安裝位置見圖2。

2.2 電動(dòng)機(jī)軸承損壞原因及技改

由于鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置安裝在機(jī)頭中轉(zhuǎn)站，而機(jī)頭中轉(zhuǎn)站建在高空，所以設(shè)備基礎(chǔ)不穩(wěn)固，易造成設(shè)備與樓板強(qiáng)烈振動(dòng)，致使電動(dòng)機(jī)軸承由于振動(dòng)而頻繁損壞，并且給安全生產(chǎn)帶來巨大的隱患，同時(shí)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。多次對(duì)中轉(zhuǎn)站加固，但是并未解決振動(dòng)問題。經(jīng)過多方面分析，判斷是由于驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在高空地基不穩(wěn)所致，為了徹底解決該問題，在地面新建一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)房，將樓板上的驅(qū)動(dòng)裝置移至地面機(jī)房，同時(shí)更換原電動(dòng)機(jī)為變頻電動(dòng)機(jī)，以解決啟動(dòng)時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)軸承的沖擊。

1）振源及啟動(dòng)方式的確定。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，并進(jìn)行綜合分析，振源在驅(qū)動(dòng)裝置的高速軸上，也就是在電動(dòng)機(jī)和液力耦合器上。液力耦合器是一種以液體為介質(zhì)的非剛性聯(lián)軸器[3]，由于液力耦合器是鑄造件，受制造工藝的限制，其制造精度尤其是動(dòng)平衡精度難以得到保證;因此在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，即使是微小的偏離，也會(huì)造成強(qiáng)烈的振動(dòng)，尤其是大型耦合器（現(xiàn)場(chǎng)耦合器型號(hào)為“750”型，已屬于較大型）不適用于高速旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合。但是，20世紀(jì)70—80年代，電控技術(shù)相對(duì)落后，沒有更多軟啟動(dòng)方式，只能使用耦合器。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，膠帶運(yùn)輸機(jī)軟啟動(dòng)方式有了多種選擇，而且更加平穩(wěn)、可靠，如變頻、CST等。因此，采用變頻器啟動(dòng)方案。變頻器啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有啟動(dòng)電流低、運(yùn)行平穩(wěn)、節(jié)能、節(jié)電等。

2）機(jī)房位置的確定。將驅(qū)動(dòng)裝置位置下移，由于無法將3臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置布置在原轉(zhuǎn)載站的底層，因此只能選擇在地面新建驅(qū)動(dòng)機(jī)房。為了降低新建驅(qū)動(dòng)機(jī)房的高度，減少投資，最終選擇在皮帶廊中間部位。

3）驅(qū)動(dòng)裝置改造。驅(qū)動(dòng)裝置的改造按照最大限度地利用原設(shè)備，降低改造費(fèi)用，不影響或盡量少影響生產(chǎn)，縮短改造工期的原則。將原傳動(dòng)滾筒支架稍作改動(dòng)后留作改向滾筒支架;原拉緊裝置導(dǎo)桿截短約3 m（拉緊仍然滿足要求），移動(dòng)到新的位置;減速器、傳動(dòng)滾筒、拉緊滾筒等主要部件仍然留用;驅(qū)動(dòng)裝置底座、傳動(dòng)滾筒支架重新制作，為了不影響生產(chǎn)，預(yù)先安裝好。新建機(jī)房中驅(qū)動(dòng)裝置安裝位置見圖3。

驅(qū)動(dòng)裝置移至地面后，須增補(bǔ)頭部卸料滾筒及傳動(dòng)滾筒前、后的改向滾筒和廊道上的改向滾筒。這些滾筒大部分在首部大張力區(qū)，載荷大，因而采用鑄焊結(jié)構(gòu)。滾筒軸按照剛度條件——軸的撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)，改向滾筒軸最大相對(duì)撓度≤1/2 500，然后采用強(qiáng)度條件進(jìn)行校核;滾筒軸為鍛造件，采用超聲波進(jìn)行無損探傷。配重滾筒選用進(jìn)口軸承，設(shè)計(jì)壽命不低于5萬h。

首部傳動(dòng)滾筒由傳動(dòng)改為探頭改向后，合張力增加，滾筒支架須重新制造，基礎(chǔ)螺栓增加8個(gè)，預(yù)埋鋼板加大，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

改造后的驅(qū)動(dòng)裝置為3臺(tái)500 kW變頻電動(dòng)機(jī)，2臺(tái)電動(dòng)機(jī)旋向逆時(shí)針，1臺(tái)電動(dòng)機(jī)旋向順時(shí)針，并配備3件HLL12高速?gòu)椥灾N聯(lián)軸器，制動(dòng)輪直徑630 mm，靜不平衡力矩為0.079 87 N·m。驅(qū)動(dòng)裝置安裝見圖4。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行托輥位置更改，但不需要增加托輥數(shù)量。

由于驅(qū)動(dòng)位置的更改，膠帶也相應(yīng)的增長(zhǎng)，同時(shí)選礦廠還需要更換長(zhǎng)約200 m的新膠帶。更換膠帶需要分期分段進(jìn)行，新膠帶進(jìn)，舊膠帶出，交接位置十分重要，所以新舊膠帶交接位置選擇在新驅(qū)動(dòng)機(jī)房，面積大，空間開闊，便于運(yùn)輸、操作。利用3臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)，完成新舊膠帶交換工作。

2.3 改造施工過程

本著不影響生產(chǎn)或盡量少影響生產(chǎn)的原則，在不停止生產(chǎn)的前提下，可以首先進(jìn)行新驅(qū)動(dòng)機(jī)房的設(shè)計(jì)建造。為了節(jié)約成本，選擇在皮帶廊中部建造驅(qū)動(dòng)機(jī)房，將驅(qū)動(dòng)機(jī)房預(yù)埋件、基礎(chǔ)及配套電力設(shè)施、水暖等基礎(chǔ)建設(shè)完畢。

1）利用車間停車檢修時(shí)間完成設(shè)備拆除、安裝。

（1）將位于原機(jī)頭位置的減速機(jī)及滾筒拆除，并將其運(yùn)送至新驅(qū)動(dòng)機(jī)房。

（2）利用經(jīng)緯儀確定膠帶中線并作垂線，對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行校核，利用水準(zhǔn)儀將滾筒支架、減速機(jī)支架找平。

（3）安裝滾筒支架、減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)、機(jī)頭卸料滾筒支架，并對(duì)其找平、找正。

（4）安裝各改向滾筒，并對(duì)其找平、找正。對(duì)輪配套安裝，如果減速機(jī)與滾筒對(duì)輪不配套，應(yīng)及時(shí)更換。

（5）安裝減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)，并對(duì)其軸對(duì)中進(jìn)行調(diào)整。

（6）使用扭矩扳手對(duì)所有設(shè)備地腳螺栓扭矩進(jìn)行檢查并備帽。

2）更換膠帶。

（1）制作卷揚(yáng)機(jī)支架，膠帶支架，并固定卷揚(yáng)機(jī)。

（2）考慮到卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩不夠長(zhǎng)，需要延伸，準(zhǔn)備200 m鋼絲繩索，便于牽拉新舊膠帶。

（3）制作膠帶卡子4副，防止膠帶截?cái)嗪蠡啤?/p>

（4）確定膠帶接頭硫化位置，然后將要切割的舊膠帶部分前后固定牢固，將新膠帶與舊膠帶連接，3臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)同時(shí)開啟，在新膠帶被拽入的同時(shí)，舊膠帶從另一側(cè)拽出。膠帶更換見圖5。

（5）待舊膠帶更換完畢后，將卷揚(yáng)機(jī)拆除。

（6）在兩驅(qū)動(dòng)輪之間進(jìn)行剝頭、制作接頭、硫化，待溫度降至60 ℃時(shí)可斷電，拆除硫化器，移到下一個(gè)接頭，安裝硫化器硫化。

（7）硫化完畢后拆除硫化設(shè)備。

3）安裝配套設(shè)施，試車、調(diào)整膠帶。

（1）安裝各旋轉(zhuǎn)部件保護(hù)罩，制作滾筒外圍護(hù)欄。

（2）確保各減速機(jī)油位正常，滾筒軸承及電動(dòng)機(jī)都已注油。

（3）確定現(xiàn)場(chǎng)工具、材料全部清理干凈，人員全部撤離后，通知崗位開啟膠帶，利用電動(dòng)機(jī)變頻首先慢速空轉(zhuǎn)，觀察膠帶是否跑偏，如有跑偏進(jìn)行調(diào)整。

（4）膠帶運(yùn)行穩(wěn)定后逐級(jí)提高轉(zhuǎn)速，觀察各滾筒、減速機(jī)及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況。

（5）空載運(yùn)行正常后，進(jìn)行帶料試車，觀察電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以及電動(dòng)機(jī)功率。

（6）一切運(yùn)行正常，即可投入生產(chǎn)。

2.4 應(yīng)用效果

歷時(shí)4 d完成了鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)房的改造，空負(fù)荷試車一次性成功，改造共投入40萬元，現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到98 %。經(jīng)過此次改造，3年多來，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，從根本上解決了振動(dòng)問題。

3 結(jié) 語

內(nèi)蒙古礦業(yè)公司一期工程鋼芯膠帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置下移工程很好地解決了驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)問題。通過更改驅(qū)動(dòng)位置，更換聯(lián)軸器，采用變頻啟動(dòng)等方式從根本上解決了因共振引起的電動(dòng)機(jī)軸承頻繁損壞的問題，并且完成了千米膠帶間斷更換。此次改造耗時(shí)較短，并一次性試車成功，圓滿完成改造任務(wù)，解決了安全生產(chǎn)的隱患，保證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，為內(nèi)蒙古礦業(yè)公司良好的發(fā)展打下堅(jiān)定基礎(chǔ)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 葛仕榮.礦井提升機(jī)可靠性技術(shù)[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[2] 張世平.轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)在露天煤礦原煤輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)國(guó)際縱橫，2011（21）：277.

[3] 謝金賜.淺談礦井運(yùn)輸中皮帶機(jī)運(yùn)輸啟動(dòng)方式[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（10）：83.

Abstract：The conveyor belt is widely used in ore transportation of large-scale mines for its long transportation range，safety，economic applicability.Because of the resonance，the electric motor bearing is frequently down in the steel core transportation operation of conveyor belt in the ore-dressing plant of Inner Mongolia Mining Co.，Ltd..In light of that，the option is：the driving motor station is set up on the ground，the driving device is moved down and the soft start of the frequency converter is adopted.The existing problems are solved fundamentally.The operation rate of the equipment is 98 %.For 3 years，the equipment has been running steadily and is safe and reliable.

Keywords：conveyor belt;vibration;electric motor;driving device;soft start