某儲煤廠輸煤系統202帶式輸送機改造設計

楊陽

【摘 要】某儲煤場輸煤系統改造中202帶式輸送機具有大運量、長運距、功率大等特點，其中下運高差大尤為關鍵。本文介紹了該輸送機設計改造時各種工況下驅動力的計算以及部件選型設計。

【關鍵詞】 帶式輸送機改造設計;大運量;高帶速;長運距;下運

前言

原輸煤系統小時運量Q=2700t/h，根據輸煤系統工作制度每天運行20小時，年運行330天，輸煤能力最大1782萬噸。近年來，周邊礦對生產系統進行了改造，生產能力加大，原輸煤系統運量已不滿足生產需要，特應業主要求，對原輸煤系統進行改造設計。其中輸煤系統202帶式輸送機具有長距離、大運量、下運（高差313米）等特點，工況較復雜，下面著重介紹202帶式輸送機的改造設計。

1、202帶式輸送機基本參數確定

根據年輸送量2200萬噸并考慮一定的不均衡系數，確定改造后202帶式輸送機的基本參數為：（1）運量由Q=2700/h改為Q=3900t/h;（2）帶寬B=1400mm維持原有不變;（3）帶速由原V=4.5m/s改為V=5.6m/s（保持原帶強St3150不變）;（4）托輥直徑由原159mm改為194mm，上托輥間距1200mm，托輥槽角變為45°;下托輥間距3000mm;（5）托輥綜合阻力系數取f=0.025;（6）輸送帶與滾筒的摩擦系數u=0.3;（7）附加阻力系數C=1.03。

2、202帶式輸送機計算

①電機功率計算

202帶式輸送機為下運帶式輸送機，其下運高度H=313.207m、運距L=8053m，是一條運行工況較為復雜的帶式輸送機，其運行工況有四種形式，第一種是全程有煤;第二種是全程空載;第三種是平段有煤，其余段空載;第四種是下運段有煤，其余段空載。

經計算各種工況下驅動力及軸功率值見下表。

按帶式輸送機最不利工況確定電動機功率：

PA=FU×V/1000=2975kW

帶式輸送機驅動電動機功率：

PM=KPA/η1η2=3552kW

式中：η1——驅動系統正功率運行時的傳動效率，η1=0.94;

式中：η2——多機功率不平衡系數，η2=0.98;

式中：K——電動機功率備用系數，K=1.1。

為此，選擇6臺710kW電動機或4臺1000kW電動機，均滿足使用要求。

原202帶式輸送機功率為4×710kW，因此需增加2臺710kW電動機才能滿足重載啟動要求（方案一）。

202驅動裝置還可以選擇4臺1000kW電動機（四象限變頻驅動，方案二），將不使用的4臺710kW電動機配給輸煤系統其它需改造的帶式輸送機。

方案比較如下：

方案二投資較大，但設備運行可靠，對202帶式輸送機來說，由于其正功運行工況僅在剛開始空載啟動及系統停車時平段有煤才會出現，系統滿載正常運行時為負功運行工況，因此使用四象限變頻器下運發電產生的電能可以回饋至電網，輸送機年發電約300萬kW.h，對于帶式輸送機長時間運行來說節能效果明顯，符合國家節能減排產業政策，而且退下來的驅動裝置可以為輸送系統內的其它帶式輸送機所利用，因此設計推薦采用方案二。

②輸送帶張力計算

輸送帶各種工況張力點計算值見表2

③輸送帶的安全系數：

根據系統正常運行各種工況下張力計算，輸送帶張力最大點出現在全程有煤工況。Smax=S7=551508N。

nA=B×St/Smax=1400×3150/551508=7.99

現有鋼絲繩芯膠帶St3150安全系數大于7，滿足使用要求。

④滾筒及機架受力校核：

根據各種工況下輸送帶張力計算結果校核滾筒及機架受力，經校核，202帶式輸送機所有滾筒提能改造后均滿足受力要求，機架的受力亦滿足使用要求。

⑤各種工況下拉緊力計算：

經計算，第一種工況下啟動、運行時拉緊裝置F拉緊=2S2=420508N;第二種工況下啟動、運行時拉緊裝置F拉緊=2S2=168646N;第三種工況下啟動、運行時拉緊裝置F拉緊=2S2=194006N;第四種工況下啟動、運行時拉緊裝置F拉緊=2S2=398268N。

現有變頻電動張緊小車最大拉緊力700KN，可以根據需要自動調節張力，滿足使用要求。

⑥制動力及停車時間計算：

制動器工況有三種，第一種是正常停車時，當檢測到帶式輸送機速度接近0時制動器報閘施加制動力，此時輸送機所需制動力較小，按MBMAX=1.5（FSTMAX-FHMIN）D/2計算。

MBMAX=1.5（FSTMAX-FHMIN）D/2=1.5（574430-386382）1.6/2=225658Nm

第二種是當檢測到帶式輸送機超過正常運行速度的10%報警，超過正常運行速度的15%時制動器報閘施加制動力，使帶式輸送機運行速度降至正常運行速度，此時制動器施加制動力大小按制動減速度不大于0.1m/s2計算。

第三種工況是系統突然斷電輸送機全程有煤，此時制動器施加制動力大小滿足制動減速度不大于0.1m/s2計算，該工況是制動器的工作的最不利工況。

按最不利工況制動力及力矩計算如下：

式中：Fz——制動停車所需制動力;aB——停車減速度;mL——輸送機直線運動質量;mD——輸送機旋轉運動轉換成直線運動的等效質量。

現有二臺SHI252型盤式制動器（二對制動頭），制動盤直徑1400mm，制動力矩最大M=384KNm（間隙2mm時），由于傳動滾筒自身所能承受的制動力矩最大到240KNm，因此帶式輸送機必須改造原制動系統。根據會議紀要設計選用帶有恒減速功能的軟制動系統（E141A+制動盤），此系統可以保證帶式輸送機在各種工況下制動減速度為aB=0.1m/s2。制動停車時間約56s。

經對有可能安裝制動器的傳動滾筒進行制動防滑驗算，202帶式輸送機在最不利工況下，制動器安裝在尾部傳動滾筒不會出現打滑現象，因此制動器安裝在尾部傳動滾筒四臺，改造后四臺制動器最大制動力矩可以達到MB=600KNm。

3、改造方案

經方案對比及計算后，確定202帶式輸送機的改造方案如下：

驅動裝置：拆除原有四臺驅動裝置，新裝四臺驅動裝置其配置為：電動機：N=1000kW，n=1480rpm，V=690V，減速器：H3SH19-22.4（帶外循環風冷）。拖動方式為四象限交-直-交變頻+電動機+減速機。

制動器：拆除原有制動系統，更換成四臺具有恒減速制動功能的CSB。制動器總制動力矩600KNm。制動器分別裝在二個尾部驅動滾筒各二臺。

驅動滾筒：尾部驅動滾筒需更換為雙伸出軸。

托輥：由于帶式輸送機帶速提速至5.6m/s，運量增至3900t /h，每米物料重量qG=193.45kg/m，所以托輥需要改造，托輥改造方案為：托輥直徑由原Φ159mm改為Φ194mm，上托輥槽角由原35°托輥組（Φ159 mm、帶托輥架）需更換為45°托輥組（Φ194 mm、帶托輥架）。

4、結束語

通過此次改造，滿足了輸送系統的要求，且202帶式輸送機可安全穩定的運行。

參考文獻：

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[2]姜雪.包繼華.于巖.變頻器在大傾角下運帶式輸送機中的使用誤區及對策[J].起重運輸機械，2010，10：66-68.

[3]GB50431-2008 帶式輸送機工程設計規范[S].

（作者單位：中煤科工集團北京華宇工程有限公司西安分公司）