礦山大型膠帶運輸機驅動裝置改造實踐

宋莉莉

摘要：膠帶運輸機以其輸送距離長、安全可靠、經濟適用等優點被廣泛應用于大型礦山礦石運輸中。針對內蒙古礦業公司選礦廠鋼芯膠帶運輸機運行過程中由于共振作用引起的電動機軸承頻繁損壞的問題，對驅動裝置進行改造。選擇在地面新建驅動機房，將驅動裝置位置下移，采用變頻器啟動的軟啟動方式，從根本上解決了電動機軸承頻繁損壞的問題，設備運轉率達到98 %， 3年多來，設備運行平穩，安全可靠。

關鍵詞：膠帶運輸機;振動;電動機;驅動裝置;軟啟動

中圖分類號：TD528文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2020）04-0046-04doi：10.11792/hj20200410

露天礦山開拓方法根據運輸方式一般分為公路運輸開拓法、鐵路運輸開拓法和膠帶運輸開拓法等。膠帶運輸開拓法采用的運輸設備主要為膠帶運輸機，膠帶運輸機與其他運輸設備相比，不僅具有輸送能力大、輸送距離長、地形適應能力強、結構簡單、安全可靠、運營成本低、自動化程度高、壽命長、故障率低等優點，而且維護方便，經濟適用，大型帶式輸送機的設計水平較高，使設備成本大為降低。目前，國內膠帶運輸機使用安全系數較高[1]。因此，膠帶運輸機是輸送各種礦物最理想的高效連續運輸設備之一[2]，被廣泛應用于現代化工礦企業中。膠帶運輸機在輸送過程中容易出現跑偏、振動等問題，導致驅動裝置電動機軸承頻繁損壞。因此，分析引起膠帶運輸機振動的原因，并對其進行針對性改造，是日常生產中亟需解決的問題。

1 工程背景

中國黃金集團內蒙古礦業有限公司（下稱“內蒙古礦業公司”）位于內蒙古自治區新巴爾虎右旗境內，主要經營有色金屬礦探、采、選和礦產資源投資等業務。礦區面積9.844 9 km2，銅金屬儲量300萬t，鉬金屬儲量60萬t，年產金屬銅6.4萬t、金屬鉬0.6萬t，產值約34.59億元。內蒙古礦業公司烏山銅鉬礦為大型露天開采礦山，采用臺階開采工藝，選礦采用一段破碎開路+SAB磨礦+銅鉬混合浮選+銅鉬分離浮選+精礦濃縮及尾礦膏體排放工藝，開拓運輸采用長979.279 m的鋼芯膠帶運輸機。內蒙古礦業公司一期工程設計2個系列，每個系列處理礦石能力為16 000 t/d，礦石由液壓旋回破碎機破碎后，由重型板式給礦機輸送至中轉站，2個系列共用1條寬1 600 mm，長979.279 m的鋼芯膠帶運輸機。選礦廠膠帶安裝在機頭中轉站15.07 m平臺上，3臺驅動裝置運轉時，設備及樓板振動強烈，致使電動機軸承頻繁損壞，不僅增加了維修人員的勞動強度而且也增加了成本。因此，從多方面查找問題，對鋼芯膠帶運輸機電動機頻繁損壞原因進行分析，并提出新建一個地面驅動機房，采用更為先進的變頻軟啟動的改造方案，以改善鋼芯膠帶運輸機的運行工況，達到降本增效的目的。

2 鋼芯膠帶運輸機驅動裝置及其改造

2.1 工作原理及組成

鋼芯膠帶運輸機是由撓性輸送帶作為物料承載體和牽引件的連續輸送設備，根據摩擦傳動的原理，采用傳動滾筒帶動輸送帶進行物料的傳遞和運輸。

內蒙古礦業公司一期工程采用鋼芯膠帶運輸機運輸礦石。鋼芯膠帶運輸機的驅動裝置主要由電動機、減速機、液力耦合器、制動器組成。主驅動為YKK5001-4型電動機，功率為500 kW;采用YOXYSZ750型液力耦合器;采用重錘式張緊裝置。3臺驅動裝置安裝在機頭中轉站15.07 m平臺上。鋼芯膠帶運輸機見圖1，驅動裝置安裝位置見圖2。

2.2 電動機軸承損壞原因及技改

由于鋼芯膠帶運輸機的驅動裝置安裝在機頭中轉站，而機頭中轉站建在高空，所以設備基礎不穩固，易造成設備與樓板強烈振動，致使電動機軸承由于振動而頻繁損壞，并且給安全生產帶來巨大的隱患，同時影響設備運轉率。多次對中轉站加固，但是并未解決振動問題。經過多方面分析，判斷是由于驅動裝置設置在高空地基不穩所致，為了徹底解決該問題，在地面新建一個驅動機房，將樓板上的驅動裝置移至地面機房，同時更換原電動機為變頻電動機，以解決啟動時對電動機軸承的沖擊。

1）振源及啟動方式的確定。經過現場實地勘察，并進行綜合分析，振源在驅動裝置的高速軸上，也就是在電動機和液力耦合器上。液力耦合器是一種以液體為介質的非剛性聯軸器[3]，由于液力耦合器是鑄造件，受制造工藝的限制，其制造精度尤其是動平衡精度難以得到保證;因此在高速旋轉時，即使是微小的偏離，也會造成強烈的振動，尤其是大型耦合器（現場耦合器型號為“750”型，已屬于較大型）不適用于高速旋轉場合。但是，20世紀70—80年代，電控技術相對落后，沒有更多軟啟動方式，只能使用耦合器。隨著科學技術水平的發展，膠帶運輸機軟啟動方式有了多種選擇，而且更加平穩、可靠，如變頻、CST等。因此，采用變頻器啟動方案。變頻器啟動的優點有啟動電流低、運行平穩、節能、節電等。

2）機房位置的確定。將驅動裝置位置下移，由于無法將3臺驅動裝置布置在原轉載站的底層，因此只能選擇在地面新建驅動機房。為了降低新建驅動機房的高度，減少投資，最終選擇在皮帶廊中間部位。

3）驅動裝置改造。驅動裝置的改造按照最大限度地利用原設備，降低改造費用，不影響或盡量少影響生產，縮短改造工期的原則。將原傳動滾筒支架稍作改動后留作改向滾筒支架;原拉緊裝置導桿截短約3 m（拉緊仍然滿足要求），移動到新的位置;減速器、傳動滾筒、拉緊滾筒等主要部件仍然留用;驅動裝置底座、傳動滾筒支架重新制作，為了不影響生產，預先安裝好。新建機房中驅動裝置安裝位置見圖3。

驅動裝置移至地面后，須增補頭部卸料滾筒及傳動滾筒前、后的改向滾筒和廊道上的改向滾筒。這些滾筒大部分在首部大張力區，載荷大，因而采用鑄焊結構。滾筒軸按照剛度條件——軸的撓度進行設計，改向滾筒軸最大相對撓度≤1/2 500，然后采用強度條件進行校核;滾筒軸為鍛造件，采用超聲波進行無損探傷。配重滾筒選用進口軸承，設計壽命不低于5萬h。

首部傳動滾筒由傳動改為探頭改向后，合張力增加，滾筒支架須重新制造，基礎螺栓增加8個，預埋鋼板加大，確保設備安全運行。

改造后的驅動裝置為3臺500 kW變頻電動機，2臺電動機旋向逆時針，1臺電動機旋向順時針，并配備3件HLL12高速彈性柱銷聯軸器，制動輪直徑630 mm，靜不平衡力矩為0.079 87 N·m。驅動裝置安裝見圖4。根據現場需要進行托輥位置更改，但不需要增加托輥數量。

由于驅動位置的更改，膠帶也相應的增長，同時選礦廠還需要更換長約200 m的新膠帶。更換膠帶需要分期分段進行，新膠帶進，舊膠帶出，交接位置十分重要，所以新舊膠帶交接位置選擇在新驅動機房，面積大，空間開闊，便于運輸、操作。利用3臺卷揚機，完成新舊膠帶交換工作。

2.3 改造施工過程

本著不影響生產或盡量少影響生產的原則，在不停止生產的前提下，可以首先進行新驅動機房的設計建造。為了節約成本，選擇在皮帶廊中部建造驅動機房，將驅動機房預埋件、基礎及配套電力設施、水暖等基礎建設完畢。

1）利用車間停車檢修時間完成設備拆除、安裝。

（1）將位于原機頭位置的減速機及滾筒拆除，并將其運送至新驅動機房。

（2）利用經緯儀確定膠帶中線并作垂線，對預埋件進行校核，利用水準儀將滾筒支架、減速機支架找平。

（3）安裝滾筒支架、減速機、電動機基礎、機頭卸料滾筒支架，并對其找平、找正。

（4）安裝各改向滾筒，并對其找平、找正。對輪配套安裝，如果減速機與滾筒對輪不配套，應及時更換。

（5）安裝減速機、電動機，并對其軸對中進行調整。

（6）使用扭矩扳手對所有設備地腳螺栓扭矩進行檢查并備帽。

2）更換膠帶。

（1）制作卷揚機支架，膠帶支架，并固定卷揚機。

（2）考慮到卷揚機鋼絲繩不夠長，需要延伸，準備200 m鋼絲繩索，便于牽拉新舊膠帶。

（3）制作膠帶卡子4副，防止膠帶截斷后滑移。

（4）確定膠帶接頭硫化位置，然后將要切割的舊膠帶部分前后固定牢固，將新膠帶與舊膠帶連接，3臺卷揚機同時開啟，在新膠帶被拽入的同時，舊膠帶從另一側拽出。膠帶更換見圖5。

（5）待舊膠帶更換完畢后，將卷揚機拆除。

（6）在兩驅動輪之間進行剝頭、制作接頭、硫化，待溫度降至60 ℃時可斷電，拆除硫化器，移到下一個接頭，安裝硫化器硫化。

（7）硫化完畢后拆除硫化設備。

3）安裝配套設施，試車、調整膠帶。

（1）安裝各旋轉部件保護罩，制作滾筒外圍護欄。

（2）確保各減速機油位正常，滾筒軸承及電動機都已注油。

（3）確定現場工具、材料全部清理干凈，人員全部撤離后，通知崗位開啟膠帶，利用電動機變頻首先慢速空轉，觀察膠帶是否跑偏，如有跑偏進行調整。

（4）膠帶運行穩定后逐級提高轉速，觀察各滾筒、減速機及電動機運行情況。

（5）空載運行正常后，進行帶料試車，觀察電動機、減速機運轉情況，以及電動機功率。

（6）一切運行正常，即可投入生產。

2.4 應用效果

歷時4 d完成了鋼芯膠帶運輸機電動機和驅動機房的改造，空負荷試車一次性成功，改造共投入40萬元，現設備運轉率達到98 %。經過此次改造，3年多來，設備運行平穩，從根本上解決了振動問題。

3 結 語

內蒙古礦業公司一期工程鋼芯膠帶運輸機驅動裝置下移工程很好地解決了驅動裝置的振動問題。通過更改驅動位置，更換聯軸器，采用變頻啟動等方式從根本上解決了因共振引起的電動機軸承頻繁損壞的問題，并且完成了千米膠帶間斷更換。此次改造耗時較短，并一次性試車成功，圓滿完成改造任務，解決了安全生產的隱患，保證了設備運行的可靠性，提高了設備運轉率，為內蒙古礦業公司良好的發展打下堅定基礎。

[參 考 文 獻]

[1] 葛仕榮.礦井提升機可靠性技術[M].北京：中國礦業大學出版社，1994.

[2] 張世平.轉彎帶式輸送機在露天煤礦原煤輸送系統中的應用[J].中國國際縱橫，2011（21）：277.

[3] 謝金賜.淺談礦井運輸中皮帶機運輸啟動方式[J].科技創業家，2013（10）：83.

Abstract：The conveyor belt is widely used in ore transportation of large-scale mines for its long transportation range，safety，economic applicability.Because of the resonance，the electric motor bearing is frequently down in the steel core transportation operation of conveyor belt in the ore-dressing plant of Inner Mongolia Mining Co.，Ltd..In light of that，the option is：the driving motor station is set up on the ground，the driving device is moved down and the soft start of the frequency converter is adopted.The existing problems are solved fundamentally.The operation rate of the equipment is 98 %.For 3 years，the equipment has been running steadily and is safe and reliable.

Keywords：conveyor belt;vibration;electric motor;driving device;soft start