淺談煤礦膠帶運輸機的改造

李文光

（大同煤礦集團地煤公司，山西 大同 037000）

引言

隨著煤礦機械化程度的提高，具備安全、高效以及工作性能強的膠帶運輸機被普遍采用。膠帶運輸在礦山、冶金、倉儲等行業使用率非常高，大大減輕了勞動強度，特別是在煤礦井下、環境條件惡劣，使用膠帶運輸機可以有效提高生產效率，減少運輸事故。但任何事物都是辯證統一的，有優點，就有缺點，一旦安裝后使用不當，就會出現問題，降低效率，影響生產。現就煤礦現場使用安裝膠帶運輸機中發現的一些問題和改造方面做一淺談。

1 煤礦膠帶運輸的設計方案

煤礦井下生產環境的要求，由于煤礦井下環境潮濕、空氣渾濁、煤塵大、煤中含硫，對皮帶機機械部分有腐蝕作用，因此設計膠帶運輸機時，應考慮架體耐腐蝕，各種機械承載部分強度要高，轉動部分如軸承，減速機應密封較好，避免煤塵進入箱體內。所以要求部件應噴刷防銹漆，再加蓋漆或新材料，如SEW的減速機采用塑膠漆，防腐效果好。

由于井下巷道斷面受地質條件影響，不能做的很大，特別是一些中、小型礦井開鑿巷道時沒有考慮安裝膠帶運輸機，這時就要在設計架體時能設計成分體結構，便于運輸架體待進入安裝現場后再進行組裝，可減少巷道運輸難度如某礦采用帶寬1m的強力皮帶機，由于驅動部，卸載部架體高2.6m，寬2.1m，因此在入井時造成運輸困難，可見要求設計人員考慮運輸問題是十分必要的。

對于斜井運輸膠帶機在設計時更應該注意設備運行的安全性，主要是斜井膠帶的斷帶問題（俗稱射箭）和逆轉問題，在此根據現場經驗得出幾點。

1.1 膠帶硫化時的注意事項

1）膠帶的強度應符合設計要求，特別是大傾角膠帶機，不能降低標準，防止帶強不夠，造成斷帶。

2）硫化時應采用三段式搭接，可減少接頭處彎折或折斷鋼絲繩。

3）要保證配膠質量及清潔度，防止鋼絲繩芯污染與膠帶不粘結，運行中鋼絲繩芯抽出。

4）膠帶硫化后，要做接頭試驗，以確認硫化接頭的質量。

1.2 膠帶安裝后的注意事項

1）煤礦使用膠帶機連續運行時間長，載荷較大，應每班做膠帶檢查，發現問題及時處理。

2）應加裝斷帶抓捕器，目前有液壓式和機械式。

1.3 驅動部分安裝逆止器的注意事項

1）逆止器的扭矩應大于實際負荷扭矩。

2）設計時應設計兩臺逆止器，這樣在1臺失效時，另1臺可正常工作，起到保護作用。

3）逆止器設計安裝位置很重要，傳統的設計中常把逆止器安裝在減速器輸出軸一側，如圖1，或在減速器高速軸一側，如圖2所示。

圖1 逆止器安裝在減速器輸出軸一側圖

圖2 逆止器安裝在減速器高速軸一側圖

但經過現場使用后效果很差在皮帶突然逆轉時，逆止器沒有起作用，出現把齒輪軸和齒輪剃頭現象，有的把電機掃膛、損毀電機，這種事故在中煤北礦現場發生過，因此認為此種設計不合理，解決方案應安裝在主軸上，如圖3所示。設計部門重新制定了改造方案，徹底改造后，在該礦使用效果很好。

圖3所示的這樣當膠帶逆轉時，主要力矩加在滾筒和主軸上，沒有其它中間環節，可直接起到逆止作用，設計中最好加裝兩臺逆止器，可在主滾筒和改向滾筒上加裝。如圖4所示。

圖4的設計可防止1臺失效時，另1臺仍可起到保護作用，在實際中某礦采用了圖5方案。

圖3 主軸安裝逆止器圖例

圖4 主滾筒和改向滾筒安裝逆止器圖

2010年主持的大同唐山溝煤礦的主井皮帶機改造，由于驅動改向滾筒沒有安裝位置，于是采用改造卸載滾筒為陶瓷滾筒，在卸載滾筒一側做延長軸，并加裝逆止器，運行長達4年，使大傾角皮帶處安全合理的運行狀態（如圖6所示）。

圖5 主滾筒和改向滾筒加裝逆止器圖

圖6 卸載滾筒一側做延長軸加裝逆止器圖

2 煤礦膠帶運輸的優化方案

在煤礦膠帶運輸設計完成后可以采取優化措施，首先可以在安裝中大傾角皮帶驅動部基礎及卸載頭基礎做加強處理，中心線符合標準，皮帶機各變坡點要有過渡架體，以減少膠帶彎折，延長膠帶使用壽命；其次在電氣控制方面要按《煤礦安全規程》有各種保護，并能通過急停開關控制皮帶機的停止及報警，膠帶機沿線應有報警廣播系統，同時應有膠帶鋼絲繩監測設備，做到每班檢查；另外由于主井皮帶機負荷大，一般采用兩驅或三驅，在電氣方面 采用高壓變頻起動以減少起動壓降，但要對變頻控制系統做到平衡處理，老的變頻系統中對平衡處理只是采用人調整的方法，即通過現場空載運行，進行調整，使驅動系統達到平衡，但此方法受負荷大小變化影響，常出現電氣事故，現將大同煤礦集團唐山溝礦一項改造說明一下，以做探討。

唐山溝煤礦在主井安裝一部DT－Ⅱ型強力皮帶，其技術參數如下頁表1所示。

電氣系統圖如下頁圖7所示。

結合圖7，3臺400kW 電機驅動，其中 M1，M2通過各自的減速機（型號 KZN500－31.5－Ⅱ）與主驅動滾筒聯接，采用尼龍銷棒硬聯接，電機M3通過減速機滯后主驅動滾筒5.5m，與輔助滾筒聯接，動力電纜L1，L2型號為 MYJV22－3×150＋1×75電纜供電，載流量為360A。電機調試中，3臺電機同時啟動，運行過程中，測試電流見表2。

表1 技術參數表

圖7 原電氣系統圖

表2 實際測試電流表

當達到50Hz運行時，電機和變頻器還表現正常，經過20min運行突然2號變頻器發生炸管現象，兩個串聯運行的IGBT管全部炸掉，直流輸送端的快速熔斷也炸掉，由于事故未處理，只能用2臺電機拖動，經過測試電流主、輔2臺電機拖動皮帶運行時電流如表3所示。

表3 2臺電機拖動皮帶實測電流表

此表說明電機沒有達到滿負荷工作，可繼續維持生產。

同時發現主機電流始終大于輔機電流20A，說明主滾筒承載負荷較大，輔助滾筒承載較小，由于調試設備在空載運行狀態，調整電機運行速度依靠調頻率而改變電機的轉速，但問題仍然存在，如何調整3個滾筒的空載與重載的平衡，使之在運行中處于同步，是關鍵問題。如果3個滾筒失衡，就會出現故障。因此經過分析確定了改造方法：

1）增加1根電纜，使3臺電機各自運行，如圖5所示。

2）調整1號，2號電機運行頻率為49.95Hz，3號電機頻率為50Hz。

3）增加三組變頻和饋電開關的故障閉鎖，避免當1臺電機出現故障停止運行時，其他2臺仍在工作，出現倒拉發電現象和燒毀電機故障。

4）增加平衡控制線，使3臺變頻裝置通過控制線傳遞調頻信號，自動調整頻率以保證3臺電機自動同步平衡，如圖8所示。

圖8 增加平衡控制線后控制系統圖

通過在原本基礎上的改進，在安裝變頻調整裝置時也要做到供電系統要合理，電纜截面要滿足電機工作要求；使用變頻調速裝置要考慮滿載和輕載運行時的速度關系，減少轉差率，使多臺電機在滿載運行時，接近同步運行；如果能使用工頻狀態運行，最好使用變頻啟動工頻運行，因為經過變頻的電壓曲線是由方波構成的，不能完全實現交流電壓的平滑曲線；增加平衡控制線，使3臺變頻裝置通過控制線傳遞調頻信號，自動調整頻率以使3臺電機自動同步平衡。

3 結語

通過在現場對煤礦膠帶運輸機的機械及電氣改造，解決了斜井膠帶運輸機防止逆轉問題和多驅動變頻調速平衡問題。由于改變原設計理念，使斜井膠帶運輸機一旦發生逆轉，可以使逆止器有效發揮作用，不會對運輸機的減速器、電機和機械部分造成損壞，保證了安全運行，同時電氣系統的改造對目前斜井膠帶運輸機多驅動平衡，避免倒拉車現象，對煤礦運輸產生重要意義。