塔式提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的改造研究

尹新曉

河南能源化工集團(tuán)鶴煤公司六礦 河南鶴壁 458000

鶴 壁六礦主井由原煤炭工業(yè)部北京煤炭設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，提升方式為塔式 4 繩摩擦提升，主提升裝置為上海冶金機(jī)械廠生產(chǎn)的 JKD-3.25×4 提升機(jī)，選用雙電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) (630 kW×2)，設(shè)計(jì)一次提升量為12 t。

主井原電動(dòng)機(jī)均為 1993 年湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的繞線式電動(dòng)機(jī)，由于使用年限較久，運(yùn)行可靠性降低，維護(hù)工作量較大。因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣下降等原因，已多次造成提升系統(tǒng)癱瘓。繞線式電動(dòng)機(jī)的耗電量較鼠籠式電動(dòng)機(jī)差別較大。原減速器均為 1994 年上海冶金機(jī)器廠生產(chǎn)的平行軸減速器，由于使用年限較久，減速器齒輪磨損嚴(yán)重、間隙變大，在啟動(dòng)和停車時(shí)，振動(dòng)量大。電動(dòng)機(jī)和減速器之間采用雙蛇形簧聯(lián)軸器，同步性差，蛇形簧多次斷裂，電動(dòng)機(jī)跳動(dòng)量大，影響礦井提升作業(yè)。因此，亟待對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。

1 方案設(shè)計(jì)

本次主井傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化主要針對(duì)電動(dòng)機(jī)、減速器、潤(rùn)滑站及聯(lián)軸器，具體方案如下。

(1) 將 2 臺(tái) YR630-16/1430 型電動(dòng)機(jī)更換為 1 臺(tái)YSBPKK630-8 型電動(dòng)機(jī)，原繞線式雙電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)改為鼠籠式三相異步單電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。

(2) 將 1400×2 型減速器更換為 ZZL1120 型減速器，原平行軸減速器更換為行星齒輪減速器。

(3) 將減速器自帶潤(rùn)滑更換為 TE088 潤(rùn)滑站，原飛濺潤(rùn)滑方式改為強(qiáng)制潤(rùn)滑。

(4) 將原蛇形簧聯(lián)軸器更換為尼龍棒銷式聯(lián)軸器。

2 方案實(shí)施

本次提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)改造分為施工前準(zhǔn)備工作、施工改造、系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行三大部分。

2.1 準(zhǔn)備工作

(1) 將新電動(dòng)機(jī)和減速器提前到位，按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)實(shí)物和現(xiàn)場(chǎng)尺寸進(jìn)行核對(duì)，對(duì)主井電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)新增部分進(jìn)行澆筑，增補(bǔ)基礎(chǔ)。

(2) 將新變頻控制系統(tǒng)提前安裝完畢，具備通電功能。

(3) 提前對(duì)電動(dòng)機(jī)及減速器的原有承重梁進(jìn)行碳纖維加固，保證主井塔建筑結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度。

2.2 施工改造

(1) 拆除原減速器和電動(dòng)機(jī) 拆除前，令滾筒制動(dòng)閘處于施閘狀態(tài)，使用固定裝置固定并鎖住滾筒，切斷電源。先拆解減速器，將上蓋、低速軸、高速軸、底座等拆解后分體吊裝，運(yùn)至指定地點(diǎn)；后拆除電動(dòng)機(jī)，并將其運(yùn)至指定地點(diǎn)。

(2) 基礎(chǔ)表面處理 使用水平尺測(cè)量基礎(chǔ)面水平度，隨后進(jìn)行簡(jiǎn)單操平處理[1]。將設(shè)備過(guò)渡底座與基礎(chǔ)接觸面擦拭干凈，使用 CGM 高強(qiáng)度灌漿料二次灌漿。

(3) 安裝新電動(dòng)機(jī)和減速器 將過(guò)渡底座吊裝到位，在對(duì)過(guò)渡底座操平找正的同時(shí)，將新電動(dòng)機(jī)和減速器進(jìn)行試裝。對(duì)輪復(fù)查及試裝無(wú)問(wèn)題后，先安裝新電動(dòng)機(jī)，后安裝新減速器。調(diào)整各自的中心線、水平度，先安裝減速器和主軸的齒輪聯(lián)軸器，再安裝減速器和電動(dòng)機(jī)側(cè)的彈性尼龍棒銷聯(lián)軸器，最后安裝潤(rùn)滑油站、潤(rùn)滑管路、電動(dòng)機(jī)制動(dòng)器、電氣檢查接線等。將潤(rùn)滑油注入減速器，全面檢查確認(rèn)無(wú)誤后，試運(yùn)行。

2.3 調(diào)試運(yùn)行

主井提升系統(tǒng)改造前，將南碼箕斗停放在箕斗上部與主井二樓齊平的位置。設(shè)備安裝完畢、新電控系統(tǒng)調(diào)試正常后，進(jìn)行試運(yùn)行。試運(yùn)行分為空載試運(yùn)行、空箕斗試運(yùn)行、重載試運(yùn)行。

(1) 空載試運(yùn)行 由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器和滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)，在試運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)電控系統(tǒng)和閘控系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)和減速器的振動(dòng)以及各項(xiàng)參數(shù)是否正常。試運(yùn)行全部正常后，箕斗空載試運(yùn)行。

(2) 空箕斗試運(yùn)行 在試運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)電控系統(tǒng)和閘控系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)和減速器的振動(dòng)以及各項(xiàng)參數(shù)是否正常。試運(yùn)行全部正常后，進(jìn)行重載試運(yùn)行。

(3) 重載試運(yùn)行 按正常提煤程序裝載提升，正常卸載。在提升過(guò)程中，檢測(cè)電控系統(tǒng)和閘控系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)和減速器的振動(dòng)以及各項(xiàng)參數(shù)是否正常。全部正常后，試運(yùn)行結(jié)束。

3 效果分析

(1) YSBPKK630-8 型鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)[2]的輸出功率更大，結(jié)構(gòu)緊湊，提高了有限空間的利用率；電動(dòng)機(jī)效率高達(dá) 97.3%，高功率密度，節(jié)能效果顯著；噪聲低；拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，特別適用于提升載荷大、啟動(dòng)頻繁的礦井提升系統(tǒng)。

(2) ZZL1120 型行星齒輪減速器體積小、質(zhì)量輕，輸出轉(zhuǎn)矩大、速比大、承載能力高，效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低、性能安全，使用壽命長(zhǎng)，兼具功率分流、多齒嚙合獨(dú)用的特性。

(3) TE088 潤(rùn)滑站實(shí)現(xiàn)了定時(shí)、定量、定點(diǎn)的強(qiáng)制性潤(rùn)滑，潤(rùn)滑均勻、效果好，避免機(jī)器或部件磨損和過(guò)熱。同時(shí)對(duì)潤(rùn)滑站進(jìn)行了技術(shù)改造，接入了水冷散熱裝置，保證了低溫進(jìn)油，散熱效果更好。

(4) ASCS-7 型雙饋電變頻調(diào)速系統(tǒng)[3]以“背靠背”雙三電平的交-直-交主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了直流定子變頻矢量控制，同時(shí)搭配以高性能 DSP 為核心的數(shù)字化技術(shù)對(duì)逆變器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的數(shù)字化速度閉環(huán)調(diào)節(jié)；采用 PLC 自動(dòng)完成提升系統(tǒng)全過(guò)程控制、安全保護(hù)和人機(jī)對(duì)話等控制功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升機(jī)位置的控制，達(dá)到提升機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行的目的；利用上位機(jī)對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、診斷，并通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享，從而提高了礦井生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理水平[4]。

(5) 采用碳纖維加固技術(shù)[5]對(duì)承重大梁進(jìn)行加固處理。將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料，用環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向?qū)⑵湔迟N在需要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延伸性。碳纖維與傳統(tǒng)的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補(bǔ)強(qiáng)相比，施工簡(jiǎn)便，不需要現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工質(zhì)量易保證，基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸及自重，耐腐蝕和耐久性能好，在提高建筑物使用壽命的同時(shí)，降低了加固成本。

4 結(jié)語(yǔ)

鶴壁六礦在保證主井提升機(jī)“綠色變頻”的同時(shí)，對(duì)提升傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造。改造后，主井的提升速度由 6.0 m/s 提高到 6.3 m/s，單鉤循環(huán)時(shí)間縮短了 15 s，每小時(shí)可多提 3.5 鉤，主井提升能力由 153 萬(wàn) t/a 提高到 178 萬(wàn) t/a。整套提升系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、易于維護(hù)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升機(jī)的最佳控制，為主井提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。