皮帶運輸機驅動裝置改造方案應用

魯艷青

（陽泉煤業（集團）股份有限公司一礦選煤廠，山西陽泉 045000）

0 引言

皮帶運輸機是選煤廠的主要運輸設備，用于原煤、煤泥和各種商品煤等物料的運輸和轉載，由驅動裝置、驅動滾筒、輸送帶、機尾滾、改向滾、機架、托輥、清掃器、拉緊裝置等組成。通過驅動裝置驅動，運輸機的輸送帶經過驅動滾筒與機尾的改向滾筒構成無極環形封閉帶；上下托錕分別用來支承上、下兩股輸送帶；輸送帶正常運轉的張力由拉緊裝置保證[1]。運輸機工作時，物料由上股輸送帶運輸，輸送帶在機頭滾處改變方向時將物料卸載[2]，也可根據需要，在運輸機中部由專用卸載裝置將物料在任意點卸載。

本文通過對皮帶運輸機驅動裝置進行改造，更換了性能好的弗蘭德減速器、永磁渦流耦合器、電動機、逆止器和高速聯軸器-永磁渦流耦合器，使皮帶運輸機驅動裝置運行工況得到改善，達到改造的預期目的。

1 存在問題

某礦選煤廠301#皮帶運輸機是運輸由重介淺槽分選機洗后塊炭的主皮帶機，該皮帶運輸機帶寬1 200 mm、機長96.965 m、傾角16°30′、運輸量700 t/h，于1986年重介洗選車間建成后投運，已運行30年，目前存在生產運轉不適應以及以下問題。

（1）減速器是ZL100-13-III型漸開線圓柱齒輪減速器，速比28，體積大、笨重，每年開上蓋檢修2次，每次檢修所需工時多、檢修現場環境差、起吊困難、檢修難度大。

（2）電動機是JS-117-6型電動機，115 kW，電壓380 V，982 r/min，1987年制造，屬高耗能落后淘汰電機。電動機啟動電流大，噪音大，運行中電機振動現象嚴重，驅動裝置運行工況差，每年有多次電機燒損現象發生。

（3）高速聯軸器是彈性柱銷聯軸器，需按周期對易損件尼龍柱銷進行更換。長期運行情況下，聯軸節上的孔在尼龍銷的磨損下變大，聯軸節也需按周期更換。彈性柱銷聯軸器是剛性聯軸器，減振、緩沖能力差，兩軸徑向位移不得大于0.25 mm，要求對中精度高，若安裝不到位，電機易出現振動現象[3]。

（4）減速器低速軸另一側出軸上安裝GN170型滾柱逆止器，最大力矩2 330 kg·m，檢修周期6個月，但逆止器內的簧片往往不到檢修周期就損壞，起不到逆止作用。皮帶運輸機因某些特殊原因停機后，由于逆止器不起作用，輸送帶反轉，帶上的物料在機尾下滑、堆積，對現場環境造成影響，增加了設備隱患和崗位人員清理衛生的工作量。

（5）皮帶運輸機使用?108 mm的上下托輥，托錕承重能力小、磨損快、使用壽命短、更換頻繁，增加了職工勞動量。

2 改造方案

針對以上問題，根據現場實際情況確定以下改造方案。

（1）該廠更換新破碎機后，兩臺H3SH11-I型、速比28的費蘭德減速器成為高性能“淘汰設備”，可將ZL100-13-III型、速比28的圓柱齒輪減速器，更換為H3SH11-I型減速器，此種減速器體積小、性能好、使用壽命長，還可充分利用“淘汰設備”，無需購置新減速器，節約了購置配件成本。

（2）將JS-117-6型電動機，115 kW，電壓380 V，982 r/min的高耗能淘汰電機更換為YB2-315L1-6，110 kW，990 r/min的電機。

（3）將高速軸上的柱銷聯軸器更換為JXCL486型永磁渦流耦合器。永磁渦流耦合器主要由4個部件組成：導電盤轉子、永磁盤轉子、無鍵聯軸套、脹緊套。導電盤轉子聯接電動機，為主動部件；永磁盤轉子連接負載，為從動部件，兩者獨立，不直接接觸，且無剛性連接件[4]。多極稀土高能磁鋼分布在永磁盤轉子平面上，環形銅圈或環形鋁圈固定在導電盤轉子上，銅圈或鋁圈和磁鋼中間的空隙稱為磁場氣隙，輸出軸轉速及扭矩可以通過改變磁場氣隙大小進行調節[5]。

永磁渦流耦合器具有以下特點。

①可靠性高，永磁渦流耦合器功能的實現由內部機構進行，性能穩定，對供電電源無要求，無電磁干擾和諧波電流等問題[6]。

②運行穩定，輸入和輸出軸間無剛性聯結，工作扭矩靠氣隙傳遞，無機械硬連接，可大幅消除振動。在啟動負載之前，永磁耦合器的驅動電機相當于空載啟動，不僅降低了電動機的起動電流和減小對電動機的沖擊負荷，同時也降低了對電網的影響，從而節約電能，延長電動機使用壽命；能動態自動調整輸出扭矩的大小，起到軟啟動與過載保護設備和電動機的作用，使設備運行穩定[7]。

③利用無鍵聯軸套和脹緊套安裝，維修方便。允許有較大的安裝對中誤差，同軸度徑向位移最大允許值5.08 mm，軸向夾角最大允許值0.5°，安裝時不需要軸精密校準。

④維護工作量小、維護費用極低、無軸承、無注油部位、使用壽命長，正常使用情況下，壽命可達25年[8]，使用成本低于液力耦合器、變頻器、軟啟動器。

⑤對環境無特殊要求，可在各種惡劣環境下使用，使用中不產生污染物。通過調整氣隙，達到永磁耦合器傳遞所需的扭矩及速度，節能效率可達5%～50%。

（4）機頭驅動滾筒運行多年需更換，且H3SH11-I型減速器不帶逆止器，因此將機頭滾筒更換為雙出軸滾筒，在滾筒另一側安裝NYD200型楔塊式逆止器，該逆止器額定逆止力矩38 000 N·m，遠遠大于GN170型滾柱逆止器的力矩，且使用壽命長[9]。

（5）更換上下托輥架，并將上托錕?108 mm×455 mm、下托錕?108 mm×1 400 mm，更換為上托錕?159 mm×455 mm、下托錕?159 mm×1 400 mm，延長托輥使用時間，減少職工更換托錕的工作量。

3 改造效果

2016年3月，根據方案內容繪制相關圖紙，訂電動機、配件；2016年5月大檢修期間對301#皮帶運輸機驅動裝置進行改造。實踐證明，改造后減少了皮帶機故障次數，設備運行可靠、改造效果好，具有以下優點。

（1）針對皮帶機在運行中出現的問題，有針對性地開展研究，確定合理方案，解決問題，保證設備可靠、安全運行。

（2）充分利用現有“高性能淘汰設備”進行改造。

（3）使用性能更好，可節能的永磁渦流耦合器起到了以下作用：一是減小驅動裝置振動現象，提高電機、減速器壽命；二是降低啟動電流、運行電流，減少設備堵轉；三是電動機節能效果好，電動機故障率降為0；四是減少了電機噪聲。

對皮帶機驅動裝置改造前后的電動機電流、振動、噪聲等進行了檢測和對比，對比結果如表1所示。

表1 皮帶機驅動裝置改造前后對比

由表1可知，電動機啟動電流下降94 A，下降20.5%；運行電流下降20 A，下降18%；隔振、降噪效果好，隔離振動，降噪20 dB。

4 經濟效益及社會效益

（1）經濟效益：一是改造后，電機燒損率下降為0，減少影響生產運轉時間12 h，全年可多生產塊炭2 500 t，可增加經濟效益100萬元；二是充分利用兩臺高性能“淘汰設備”進行改造，節省減速器購置費用50萬元；三是將JS-117-6，115 kW高耗能淘汰電機更換為YB2-315L1-6，110 kW電機，每年可節約電能1.5萬元；四是使用永磁渦流耦合器后節能效果明顯，節能18%，每年可節約電能3萬元。改造后每年可產生經濟效益104.5萬元。

（2）社會效益：一是提高了設備運轉可靠性、安全性，減少了設備維護、維修工作量，減輕了職工的勞動強度；二是隔振、降噪效果好，消除了振動，降低了噪聲。

5 結束語

301#皮帶機驅動裝置改造后，基本消除了電機振動現象，改善了驅動裝置的運行工況；電動機損壞率下降為零；減少了設備故障停機率；解決了皮帶運輸機停車后逆止器失效問題；提高了生產系統的安全性和可靠性；延長了設施使用壽命；降低了設備維護成本。因永磁渦流耦合器良好的使用效果，該廠還在240#、55#主皮帶運輸機上推廣運用，在其他大功率皮帶機、刮板機、破碎機、泵、鼓風機上也值得推廣使用。