大功率永磁直驅電動滾筒帶式輸送機的應用

孟全

(淮滬煤電公司 丁集煤礦， 安徽 淮南 230141)

0 引言

丁集煤礦為高地壓礦井，存在地壓大、底鼓、巷幫來壓導致帶式輸送機傳動部基礎變形、巷道寬度不夠等問題。而井下主運輸巷帶式輸送機、順槽移動式帶式輸送機均為350 kW以上大功率電動機，采用傳統的“三相異步電動機+減速機+聯軸節”的方式,即主要是通過電動機帶動減速機，將速度經過大小齒輪的配合運轉實現減速，再通過滾筒驅動輸送膠帶，實現物料的運輸[1,2]。此種傳動方式環節多，不但降低了系統的傳遞效率，而且對巷道驅動基礎巷道寬度要求變高，一旦基礎變形出現聯軸器損壞，就會影響生產，且傳統的驅動過載系數變小，使重載啟動困難;一旦出現膠帶輸送事故，則需要人工清理積煤，既耗時費力，又影響正常生產[3]。

為了解決上述問題，通過反復調研分析，決定提升新技術在帶式輸送機系統的應用，即用永磁直驅電動滾筒代替傳統帶式輸送機驅動裝置，達到精簡傳動結構，減少減速機和聯軸器，并且精確調速可以提高驅動裝置的輸出效率，同時提高了過載系數，減少了傳動部受地壓、巷道寬度的影響。永磁直驅電動機是一種異步啟動的同步電動機，由轉子交流啟動后牽入同步運行，類似于交流同步電動機，其運行是靠定子線圈在氣隙中產生旋轉磁場與已充磁的磁極作用，帶動轉子與旋轉磁場同步旋轉而做功[4-7]。丁集煤礦原主運輸巷帶式輸送機驅動功率為355 kW，經過核算，改造后使用315 kW的永磁直驅電動滾筒可以滿足要求。因此,研究決定進行改造示范，成功后可進行推廣。

1 總體改造方案

1) 主要對卸載側部傳動裝置進行改造。原驅動滾筒為φ1 000 mm×1 400 mm，拆除原2套傳動滾筒、減速器、制動器等部件，采用2臺STYB 315-4.0-1000×1400(1 140 V)型功率為315 kW的永磁直驅滾筒直接替換。

2) 重新配置傳動機頭架一套。由于大功率永磁直驅滾筒內部有電磁結構和軸承空間的需要，如直徑φ1 000 mm的永磁滾筒，當功率為315 kW，轉速4.0 m/s時，則筒體的長度為1 600 mm，比原機械滾筒長了200 mm，其質量比原裝置大了4 t多，因此必須重新配置傳動機頭架。圖1為φ1 000 mm永磁滾筒傳動裝置安裝圖。與原傳動裝置對比可以發現，雖然滾筒加長了200 mm，但設備機身總寬卻縮短了1 000 mm左右，滿足了丁集煤礦巷道的寬度要求。

圖1 φ1 000 mm永磁滾筒

3) 為充分利用原卸載架和中間架不作變動，在重新配做傳動機頭架兩段分別作過渡連接，以保證原安裝尺寸不變,同時配制的機頭架地腳向內加寬，保證安裝基礎孔中心距1 790 mm不變。

4) 配套BPJ1-400/1140型變頻器兩臺實現軟啟、軟停和調速控制,并配備FS 600L-40B型風水冷卻器兩臺分別為永磁滾筒冷卻水循環散熱。

2 使用情況分析

1) 改造后，永磁電動滾筒運行速度、扭矩如圖2所示，運行速度較為平穩，啟動時啟動力矩超過150%，過載能力強，不容易壓車。

圖2 永磁電動滾筒運行速度、扭矩

2) 永磁直驅電動滾筒驅動系統安裝方便，無需施工澆注帶式輸送機頭架和永磁電動機的安裝基礎，既節省了基建施工材料和人工成本，又縮短了50 %以上的安裝周期。

3) 改造后基本上實現了“免維護”，大大減少由于設備維護造成的停產時間[8]。永磁直驅電動滾筒驅動系統對巷道適應能力強，不需要聯軸器對中調整，也避免了因地基沉降和設備位移造成的聯軸器不同心問題，引起轉動設備的振動值超標，嚴重時會損害軸承并威脅著設備的正常運行，可減少維護70%的工作量。作為輸送機傳動系統的革新,必將帶動帶式輸送機傳動的全面使用與推廣。

3 存在問題分析

1) 上運逆止系統，下運制動系統不完善。永磁電動滾筒目前使用較多的是平巷運輸，上運、下運使用較少，在煤礦應用的大功率永磁電動滾筒的制動器、逆止器的研發及設計，對下一步永磁電動滾筒在輸送機廣泛應用有重要意義。

2) 冷卻系統復雜。需要外加水箱、水泵，并且對水質要求高，冷卻不好有可能會超溫，導致無法運轉。

3) 生產廠家電控系統配置和變頻器配置不統一影響現場使用效果。

4) 永磁電動滾筒的永磁體為新產品，衰減情況未知，且永磁體采用螺栓和固定膠粘結在滾筒內壁，大功率永磁電動滾筒受力大，永磁體是否牢固、可靠，目前還無法證明。

4 結論

1) 采用大功率永磁直驅電動滾筒帶式輸送機的應用,系統安裝方便,對巷道適應能力強,徹底避免了因地基沉降和設備位移造成的聯軸器不同的問題引起設備振動值超標,保護工作量減小70%。

2) 存在的問題包括:冷卻系統復雜,對水質要求高;電控系統配置不統一,影響了現場使用效果;永磁體是否牢固,目前還無法證明,有待考查。