礦用電纜清潔、纏繞一體化裝置

閆 軍，連素軍，馬江輝

(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長(zhǎng)治 046031)

煤礦井下自然條件惡劣，整個(gè)巷道的各種設(shè)備控制、電話聯(lián)絡(luò)、瓦斯監(jiān)測(cè)等采用它的電纜來(lái)完成相應(yīng)的功能，它的優(yōu)勢(shì)是傳輸距離長(zhǎng)、損耗低且敷設(shè)方便、密封性好、可靠性高，是煤礦各種采掘、通訊設(shè)備、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等設(shè)備電力傳輸?shù)臉蛄骸?/p>

1 礦用電纜回收概況

煤礦井下整個(gè)巷道使用的監(jiān)測(cè)監(jiān)控、通信、信號(hào)等的電纜用量較多，當(dāng)巷道回撤時(shí)，前述各種較細(xì)的電纜需全部回收上井并經(jīng)檢查及維護(hù)等工序后放置在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)以備下次使用。這些電纜大都附著煤塵、煤泥和油污，目前只能依靠人工清理，清潔起來(lái)十分不便，清潔過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)還需人工將電纜纏繞在繞線盤(pán)上，無(wú)形中增大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，給工人造成很大的不便。以該礦9105工作面巷道為例，使用的信號(hào)、通訊、監(jiān)測(cè)監(jiān)控電纜各約3 600 m，回收及清潔、整理平均每1 000 m需投入人工2人，平均每人一天約為200元，上萬(wàn)米的電纜經(jīng)人工清潔、搬運(yùn)及最終盤(pán)在繞線盤(pán)上，需消耗費(fèi)用約22人×200元/人=4 400元；隨著礦井采掘延伸的增加，對(duì)此類(lèi)型電纜的使用越來(lái)越頻繁，相應(yīng)回收、清潔、纏繞投入的人力工時(shí)成為企業(yè)不小的開(kāi)支之一。

2 設(shè)計(jì)方案

目前，我礦仍采用最原始的人工拖、拉、拽等方式將井下巷道回收上來(lái)的上萬(wàn)米電纜按用途及規(guī)格分別整理、清潔、纏繞并放置在庫(kù)房?jī)?nèi)，且懸掛相應(yīng)標(biāo)識(shí)牌，以方便基層隊(duì)組、庫(kù)房管理人員領(lǐng)用，這種方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工投入多，整理頻繁，所以特設(shè)計(jì)制作了一套礦用電纜清潔、纏繞一體化裝置，以實(shí)現(xiàn)電纜的自動(dòng)化清潔和纏繞來(lái)取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式。如圖1所示，該裝置由兩大部分組成：機(jī)械部分由清洗裝置、烘干機(jī)、繞線裝置三部分組成；清洗裝置包括移動(dòng)式污水箱、進(jìn)出線裝置、進(jìn)水管、第一清洗滾筒、第二清洗滾筒、連接筒、被動(dòng)輪、滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成，第一清洗滾筒和第二清洗滾筒通過(guò)連接筒連接，被動(dòng)輪固定設(shè)置在連接筒外周上，滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主動(dòng)輪通過(guò)膠帶與被動(dòng)輪傳動(dòng)連接；第一清洗滾筒和第二清洗滾筒內(nèi)設(shè)置有清洗刷，筒壁上設(shè)置有排污口；外接水源通過(guò)進(jìn)水管分別從進(jìn)出線裝置口進(jìn)入第一清洗滾筒和第二清洗滾筒，進(jìn)水管上設(shè)置有電磁閥；繞線裝置包括繞線盤(pán)、支撐架和繞線電機(jī)，繞線電機(jī)的輸出軸通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)繞線盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，用于將電纜纏繞在繞線盤(pán)上；烘干機(jī)設(shè)置在清洗裝置與繞線裝置之間，用于對(duì)清洗過(guò)的電纜進(jìn)行烘干。電氣部分由控制電路將電力能量轉(zhuǎn)化為上述機(jī)械部分的動(dòng)力，如圖2所示。由主回路、控制回路組成：主回路中，三相交流電源輸出端依次通過(guò)斷路器QF、交流接觸器KM的主觸點(diǎn)KM1后分別與烘干機(jī)電機(jī)M2和繞線電機(jī)M3的電源輸入端連接，三相交流電源輸出端還依次通過(guò)斷路器QF、交流接觸器KM的主觸點(diǎn)KM1、熱繼電器FR后與滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1的電源輸入端連接；控制回路中，三相交流電源的主線L3依次通過(guò)熔斷器FD、熱繼電器FR觸點(diǎn)、啟動(dòng)按鈕QA、停止按鈕TA、交流接觸器KM的線圈后與三相中性點(diǎn)N連接，交流接觸器KM輔助觸點(diǎn)KM2與啟動(dòng)按鈕QA并聯(lián)，交流接觸器KM輔助觸點(diǎn)KM3的一端與熔斷器FD的輸出端連接，另一端經(jīng)電磁閥后與三相中性點(diǎn)N連接。

1—污水箱；2—固定架；3—清洗裝置；4—繞線裝置；5—進(jìn)水管；6—第一清洗滾筒；7—第二清洗滾筒；8—連接筒；9—被動(dòng)輪；10—滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)；11—排污口；12—進(jìn)線口；13—出線口；14—電纜；15—電磁閥；16—烘干機(jī)；17—繞線盤(pán)；18—支撐架；19—移動(dòng)輪；20—出水口；21—進(jìn)線裝置；22—出線裝置

電路的工作原理如下：?jiǎn)?dòng)時(shí)，閉合隔離開(kāi)關(guān)QF，按下啟動(dòng)按鈕QA，控制回路接通，接觸器線圈KM得電，相應(yīng)觸點(diǎn)動(dòng)作，KM1閉合接通三個(gè)負(fù)荷電機(jī)，KM2閉合自保，KM3閉合，水控電磁閥得電，水門(mén)打開(kāi)，開(kāi)始往兩個(gè)清洗滾筒內(nèi)噴水，啟動(dòng)結(jié)束。停止時(shí)：按下停止按鈕TA，接觸器線圈KM失電，主觸點(diǎn)KM1斷開(kāi)，清洗滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)、烘干機(jī)、移動(dòng)繞線盤(pán)電機(jī)全部停止工作，輔助觸點(diǎn)KM2自保觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM3斷開(kāi)，水控電磁閥也失電關(guān)閉，設(shè)備停止運(yùn)行。

工作過(guò)程：人工將電纜通過(guò)進(jìn)線裝置口穿進(jìn)去，出線裝置口穿出來(lái)，把頭固定到繞線盤(pán)上方。此時(shí)，可通過(guò)控制電路對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、烘干機(jī)，繞線電機(jī)按順序依次供電，滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)第一清洗滾筒和第二清洗滾筒旋轉(zhuǎn)，同時(shí)電磁閥打開(kāi)，進(jìn)水管將干凈水和清洗劑注入清洗滾筒，這樣電纜在繞線盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)下依次經(jīng)過(guò)滾筒內(nèi)側(cè)清洗刷清潔、烘干機(jī)烘干、并連續(xù)作業(yè)纏繞在繞線盤(pán)上，待繞線盤(pán)纏滿后自動(dòng)停轉(zhuǎn)，再將繞線盤(pán)滾動(dòng)到相應(yīng)規(guī)格區(qū)域放置，換下一個(gè)空的繞線盤(pán)重復(fù)上述過(guò)程，直至電纜全部清潔完畢。

圖2 電氣控制

3 該裝置的優(yōu)點(diǎn)

制作該裝置所需的小功率1.5 kW電機(jī)、烘干機(jī)、電磁閥等可從網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)，費(fèi)用約2 078元，另外滾筒定做、人工制作焊接等費(fèi)用約450元，總費(fèi)用共約2 530元。未使用該裝置前，該礦每年回收所有綜采面和掘進(jìn)面的電纜數(shù)量，信號(hào)、通迅、控制等類(lèi)型的電纜約在2萬(wàn)米以上，需投入人工拖、拉、拽、清潔、纏繞等工序約4 400元/萬(wàn)米；通過(guò)使用本次設(shè)計(jì)的裝置后，只需人工3人3天即可完成回收電纜的清潔、纏繞等工序，考慮到1.5 kW的電機(jī)每天運(yùn)轉(zhuǎn)6 h，工業(yè)用電為1.2元/kW·h,總的費(fèi)用為1.2×6×3+3×3×200=1 821.6元，兩項(xiàng)相抵可為企業(yè)節(jié)約2 500元/萬(wàn)米，當(dāng)年即可收回成本，不僅經(jīng)濟(jì)效益可觀，而且工人可從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，電纜也得到了清潔、又整齊盤(pán)繞在繞線盤(pán)上，避免了堆放雜亂，為工作場(chǎng)所標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了良好的環(huán)境。