礦用電纜清潔、纏繞一體化裝置

閆 軍，連素軍，馬江輝

(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031)

煤礦井下自然條件惡劣，整個巷道的各種設(shè)備控制、電話聯(lián)絡(luò)、瓦斯監(jiān)測等采用它的電纜來完成相應(yīng)的功能，它的優(yōu)勢是傳輸距離長、損耗低且敷設(shè)方便、密封性好、可靠性高，是煤礦各種采掘、通訊設(shè)備、監(jiān)測監(jiān)控等設(shè)備電力傳輸?shù)臉蛄骸?/p>

1 礦用電纜回收概況

煤礦井下整個巷道使用的監(jiān)測監(jiān)控、通信、信號等的電纜用量較多，當(dāng)巷道回撤時，前述各種較細(xì)的電纜需全部回收上井并經(jīng)檢查及維護(hù)等工序后放置在倉庫內(nèi)以備下次使用。這些電纜大都附著煤塵、煤泥和油污，目前只能依靠人工清理，清潔起來十分不便，清潔過程費時費力，同時還需人工將電纜纏繞在繞線盤上，無形中增大了工人的勞動強度，給工人造成很大的不便。以該礦9105工作面巷道為例，使用的信號、通訊、監(jiān)測監(jiān)控電纜各約3 600 m，回收及清潔、整理平均每1 000 m需投入人工2人，平均每人一天約為200元，上萬米的電纜經(jīng)人工清潔、搬運及最終盤在繞線盤上，需消耗費用約22人×200元/人=4 400元；隨著礦井采掘延伸的增加，對此類型電纜的使用越來越頻繁，相應(yīng)回收、清潔、纏繞投入的人力工時成為企業(yè)不小的開支之一。

2 設(shè)計方案

目前，我礦仍采用最原始的人工拖、拉、拽等方式將井下巷道回收上來的上萬米電纜按用途及規(guī)格分別整理、清潔、纏繞并放置在庫房內(nèi)，且懸掛相應(yīng)標(biāo)識牌，以方便基層隊組、庫房管理人員領(lǐng)用，這種方式存在勞動強度大，人工投入多，整理頻繁，所以特設(shè)計制作了一套礦用電纜清潔、纏繞一體化裝置，以實現(xiàn)電纜的自動化清潔和纏繞來取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式。如圖1所示，該裝置由兩大部分組成：機械部分由清洗裝置、烘干機、繞線裝置三部分組成；清洗裝置包括移動式污水箱、進(jìn)出線裝置、進(jìn)水管、第一清洗滾筒、第二清洗滾筒、連接筒、被動輪、滾筒驅(qū)動電機等組成，第一清洗滾筒和第二清洗滾筒通過連接筒連接，被動輪固定設(shè)置在連接筒外周上，滾筒驅(qū)動電機的主動輪通過膠帶與被動輪傳動連接；第一清洗滾筒和第二清洗滾筒內(nèi)設(shè)置有清洗刷，筒壁上設(shè)置有排污口；外接水源通過進(jìn)水管分別從進(jìn)出線裝置口進(jìn)入第一清洗滾筒和第二清洗滾筒，進(jìn)水管上設(shè)置有電磁閥；繞線裝置包括繞線盤、支撐架和繞線電機，繞線電機的輸出軸通過減速機驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，帶動繞線盤轉(zhuǎn)動，用于將電纜纏繞在繞線盤上；烘干機設(shè)置在清洗裝置與繞線裝置之間，用于對清洗過的電纜進(jìn)行烘干。電氣部分由控制電路將電力能量轉(zhuǎn)化為上述機械部分的動力，如圖2所示。由主回路、控制回路組成：主回路中，三相交流電源輸出端依次通過斷路器QF、交流接觸器KM的主觸點KM1后分別與烘干機電機M2和繞線電機M3的電源輸入端連接，三相交流電源輸出端還依次通過斷路器QF、交流接觸器KM的主觸點KM1、熱繼電器FR后與滾筒驅(qū)動電機M1的電源輸入端連接；控制回路中，三相交流電源的主線L3依次通過熔斷器FD、熱繼電器FR觸點、啟動按鈕QA、停止按鈕TA、交流接觸器KM的線圈后與三相中性點N連接，交流接觸器KM輔助觸點KM2與啟動按鈕QA并聯(lián)，交流接觸器KM輔助觸點KM3的一端與熔斷器FD的輸出端連接，另一端經(jīng)電磁閥后與三相中性點N連接。

1—污水箱；2—固定架；3—清洗裝置；4—繞線裝置；5—進(jìn)水管；6—第一清洗滾筒；7—第二清洗滾筒；8—連接筒；9—被動輪；10—滾筒驅(qū)動電機；11—排污口；12—進(jìn)線口；13—出線口；14—電纜；15—電磁閥；16—烘干機；17—繞線盤；18—支撐架；19—移動輪；20—出水口；21—進(jìn)線裝置；22—出線裝置

電路的工作原理如下：啟動時，閉合隔離開關(guān)QF，按下啟動按鈕QA，控制回路接通，接觸器線圈KM得電，相應(yīng)觸點動作，KM1閉合接通三個負(fù)荷電機，KM2閉合自保，KM3閉合，水控電磁閥得電，水門打開，開始往兩個清洗滾筒內(nèi)噴水，啟動結(jié)束。停止時：按下停止按鈕TA，接觸器線圈KM失電，主觸點KM1斷開，清洗滾筒驅(qū)動電機、烘干機、移動繞線盤電機全部停止工作，輔助觸點KM2自保觸點斷開，KM3斷開，水控電磁閥也失電關(guān)閉，設(shè)備停止運行。

工作過程：人工將電纜通過進(jìn)線裝置口穿進(jìn)去，出線裝置口穿出來，把頭固定到繞線盤上方。此時，可通過控制電路對驅(qū)動電機、烘干機，繞線電機按順序依次供電，滾筒驅(qū)動電機帶動第一清洗滾筒和第二清洗滾筒旋轉(zhuǎn)，同時電磁閥打開，進(jìn)水管將干凈水和清洗劑注入清洗滾筒，這樣電纜在繞線盤的轉(zhuǎn)動下依次經(jīng)過滾筒內(nèi)側(cè)清洗刷清潔、烘干機烘干、并連續(xù)作業(yè)纏繞在繞線盤上，待繞線盤纏滿后自動停轉(zhuǎn)，再將繞線盤滾動到相應(yīng)規(guī)格區(qū)域放置，換下一個空的繞線盤重復(fù)上述過程，直至電纜全部清潔完畢。

圖2 電氣控制

3 該裝置的優(yōu)點

制作該裝置所需的小功率1.5 kW電機、烘干機、電磁閥等可從網(wǎng)上購買，費用約2 078元，另外滾筒定做、人工制作焊接等費用約450元，總費用共約2 530元。未使用該裝置前，該礦每年回收所有綜采面和掘進(jìn)面的電纜數(shù)量，信號、通迅、控制等類型的電纜約在2萬米以上，需投入人工拖、拉、拽、清潔、纏繞等工序約4 400元/萬米；通過使用本次設(shè)計的裝置后，只需人工3人3天即可完成回收電纜的清潔、纏繞等工序，考慮到1.5 kW的電機每天運轉(zhuǎn)6 h，工業(yè)用電為1.2元/kW·h,總的費用為1.2×6×3+3×3×200=1 821.6元，兩項相抵可為企業(yè)節(jié)約2 500元/萬米，當(dāng)年即可收回成本，不僅經(jīng)濟效益可觀，而且工人可從繁重的體力勞動中解放出來，電纜也得到了清潔、又整齊盤繞在繞線盤上，避免了堆放雜亂，為工作場所標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)造了良好的環(huán)境。