粗碎下長給礦皮帶運輸機傳動機構研究及應用

劉迎春，白 茜，詹海鋒，趙振剛

(金堆城鉬業股份有限公司，陜西 華州 714102)

0 引 言

百花嶺選礦廠有新老兩條生產線，目前日處理能力達到3.2萬t，肩負著金堆城鉬業股份有限公司80%的生產任務[1]。老線碎礦采用“三段一閉路”工藝流程，碎礦產品粒度P80為14 mm，新線碎礦采用“三段一閉路+高壓輥”開路破碎流程，破碎產品粒度為P80=7.5 mm。粗碎作業新線與老線共用兩臺旋回破碎機，粗碎旋回下原有4條短給礦皮帶，改造后，用長給礦皮帶代替了原中間兩條短皮帶。長給礦皮帶可雙向運轉，保證每個旋回能夠同時給老線、新線供礦，達到旋回開一備一，是整個選礦廠生產工藝中最重要的一個環節[2]。

1 生產工藝現狀及存在問題

1.1 生產工藝現狀

百花嶺選礦廠老線粗碎有2臺旋回破碎機，一開一備，旋回下長給礦運輸皮帶示意圖見圖1。旋回下有3條寬為1.4 m的給礦皮帶，長給礦皮帶總長36.5 m，1#和2#短給礦皮帶均為9 m，現采用的是電機帶動減速機驅動傳動滾筒的傳動方式。在開2#旋回破碎機的情況下，該長皮帶向1#皮帶方向運轉，擔負著老線磨浮一車間供礦的任務；在開1#旋回破碎機的情況下，該長皮帶向2#皮帶方向運轉，擔負著新線磨浮二車間的供礦任務。

1.2 生產工藝存在問題

(1)皮帶和傳動滾筒之間打滑、皮帶接頭易開裂。露天礦提供的礦石以大塊居多時，大量礦石堆積在長給礦皮帶上方，使皮帶負荷過大，使皮帶和傳動滾筒之間發生打滑，造成礦石的堆積，影響供礦量。在這種情況下，由于皮帶接頭采用的連接方式為冷粘，也易造成該長給礦皮帶接頭的頻繁揭開。

(2)磨損快，成本高。長給礦皮帶位于旋回破碎機的下方，屬于碎礦“三段一閉路”中第一段破碎后受礦皮帶，經過旋回破碎機破碎后的礦石直徑在150～160 mm之間。這些大塊礦石，對長給礦皮帶的沖擊極大，它們從旋回溜子口直接砸到給礦皮帶上，極易造成該皮帶表面的磨損。如果一旦發生大塊礦石卡在溜子口的情況，就會造成皮帶的磨損加劇，更甚者造成皮帶劃扯事故的發生。

(3)驅動電機功率小。現有的電機存在發熱、振動大等異常現象。

圖1 百花嶺選礦廠長給礦運輸皮帶示意圖

2 驅動變頻控制技術調研

隨著皮帶運輸機傳動機構控制技術的發展，啟動方式逐步采用了形式多樣的自動控制。就目前技術水平來看，主要有直接啟動、降壓啟動、軟啟動、變頻啟動等控制方式，根據現場生產工藝需求，長給礦皮帶采用變頻啟動控制方式。采用變頻控制方式不僅可以增加啟動轉矩、降低啟動電流，而且可以調節驅動電機轉速、控制皮帶帶速，為下一生產工段調配礦量。

2.1 變頻器控制原理

通常，把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。變頻器是應用變頻技術與微電子技術的原理，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電動機的電力控制設備。它主要采用交—直—交方式(VVVF變頻或矢量控制變頻)，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再將直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元、微處理單元等組成。

2.2 變頻器主要生產廠家

變頻器生產廠家主要有西門子、ABB、安川、三菱、施耐德、艾默生、富士、臺達、英威騰等。其中西門子始于1847年德國，世界500強企業，專注于電氣化、自動化和數字化領域，公司業務遍及全球，是世界最大的高效能源和資源節約型技術供應商之一，西門子在高效發電和輸電解決方案、基礎設施解決方案、工業自動化、驅動和軟件解決方案等領域占據領先地位。

3 傳動設備選型

3.1 設備考察

為選擇合適的傳動設備，考察了減速機、電機及新型滾筒包膠等生產廠家及部分使用單位。

SEW產品為基礎工業中的傳動設備，其中包括減速機、減速器及變頻器等，SEW的產品以機電一體化為主，應用于各種機械設備中，包括鋼鐵、冶金、水泥、礦山、基建、建材、環保、航空、航天等領域。

滾筒包膠是皮帶運輸系統中的重要部件和組成部分，包膠后的滾筒增大了阻尼系數，在使用過程中，可減少皮帶與滾筒之間的打滑現象，有效改善輸送系統的運行狀況，保護金屬滾筒不被磨損。

陶瓷包膠是滾筒包膠的一種形式，其主要特點：(1)每塊陶瓷膠板的表面都通過將近幾百個獨立的小塊陶瓷片鑄進耐用的橡膠板中，每塊陶瓷片都有凸起的特征，在一般的輸送帶壓力下，幾百個獨特鑄造的凸點能夠產生積極的牽引，能增大橡膠板表面摩擦力，有效防止滾筒與皮帶之間的滑動摩擦，減少皮帶打滑；(2)底層橡膠所具有的彈性能夠起到很好的抗沖擊作用，延長輸送帶滾筒的使用壽命；(3)每塊陶瓷膠板都有一定距離的溝槽，能夠使滾筒上的異物(粉塵、泥土)沿溝槽排出，使滾筒具有獨特的自我清潔功能，減少滾筒表面的物料粘結，從而減小皮帶的跑偏和磨損，特別適合潮濕的工作環境，延長皮帶使用壽命。

3.2 傳動設備選型

根據皮帶下料口大小計算傳動設備選型結果為：

電機型號：YVF280M-6；額定功率：55 kW；轉速：980 r/min

SEW減速機型號：MC3RLSF08；額定功率：55 kW

傳動滾筒型號：φ630×1 600

運輸皮帶型號：NN400 1.40×5(4.5+1.5)

陶瓷滾筒包膠表面膠板厚度15 mm，陶瓷片20×20×7 mm

傳動設備選型結果與原有對比見表1。

表1 改造前后傳動部分設備對比

4 改造取得的主要效果

按照設備選型結果，2018年10月完成了皮帶運輸機電機、減速機、變頻器及皮帶滾筒陶瓷包膠改造，改造后取得了以下效果：

(1)SEW減速機、西瑪電機的選型擴容，成功解決了“小馬拉大車”的供礦現象，提高了設備運行的穩定性，徹底解決了減速機發熱問題。

(2)采用西門子變頻控制技術調整給礦速度，可以基本實現穩定給礦，有效提高了一篩分和旋回破碎機的穩定性，降低了設備故障率。

(3)傳動滾筒新型陶瓷包膠的應用，增大了皮帶與滾筒之間的摩擦力，有效降低了皮帶打滑現象的發生，減少了運輸皮帶的消耗。

(4)徹底解決了長給礦皮帶不能穩定供礦的問題，由于長給礦皮帶故障減少從而提高了球磨機處理量。

(5)設備故障率明顯降低，原來長皮帶最長15天換1次，有時1天3次，從改造完成后2個月內沒有更換，降低了工人勞動強度[3]。

5 存在問題及建議

長給礦皮帶傳動滾筒直徑設計較小，隨著運輸礦量的增加，磨損量較大，建議在有條件的的情況對其進一步改造，采取直徑較大的滾筒。