礦用刮板輸送機電機燒毀原因及解決措施

趙志鵬

（山西焦煤山煤國際長春興煤業有限公司，山西 大同 037101）

1 601 工作面概述

山西焦煤山煤國際長春興煤業有限公司601 工作面位于井田南盤區，工作面東部為南延盤區大巷二段，南部為礦井南部礦界及中煤金海洋五家溝煤礦5214 工作面采空區（礦界煤柱46～73 m），西部為礦井西部礦界及山煤集團韓家洼煤礦，北部為設計南盤區西南部未開采區域。工作面位于南盤區南部，不存在周邊礦井影響。

601 工作面走向長度為1 648 m，傾向長度為230 m，工作面回采煤層為22 號層，平均傾角為2°，通過對22601 回采工作面綜采放頂煤開采的技術可行性、安全可行性以及經濟可行性的綜合分析，確定22601 工作面采用走向長壁后退式綜合機械化放頂煤開采，頂板采用全部垮落法處理采空區的采煤方法。

本工作面采用ZF13000/25/38 型低位放頂煤支架127 架、ZF13000/27.5/42H 型過渡支架6 架(頭3架、尾3 架)、一組ZTZ20000/28.5/42 型端頭支架（兩架一組）支護頂板，采用上海創力MG500/1180-WD型雙滾筒采煤機進行割煤，選擇鄭煤機公司生產的SGZ1000/1400 型刮板運輸機進行運煤，運輸機輸送能力2 500 t/h，總裝機功率2×700 kW，電壓等級3 300 V；據統計，601 工作面在前期回采中兩部刮板輸送機共計發生5 次電機燒毀事故，工作面停采4 d，造成經濟損失達50 余萬元，大大降低了工作面回采效率，針對這一技術難題，長春興煤礦通過技術研究，對工作面刮板輸送機電機燒毀原因進行分析，并采取了合理有效的預防措施。

2 刮板輸送機電動機損壞原因

2.1 電機匝間短路故障

601 工作面刮板輸送機采用雙電機驅動方式，由于刮板輸送機電機在對接安裝時，破壞了電機匝圈外部漆包線的絕緣，同時工作面回采過程碎小煤矸進入電機內部，在電機振動作用下煤矸對線圈產生摩擦，導致線圈絕緣損壞，相鄰兩根匝圈之間出現短路現象，導致電機燒毀。

2.2 軸承變形斷裂

刮板輸送機機頭部主要由電機、減速機、齒輪等部分組成，電機通過軸承與齒輪連接進行動力傳遞，在進行電機安裝時由于電機軸承與齒輪對接不到位，軸承與齒輪之間存在間隙，導致傳動時軸承存在徑向應力作用，同時在運輸過程中電機負荷大，導致軸承傳動磨損嚴重，造成軸承斷裂、變形。軸承一旦變形后電機驅動負荷加大，電機內部發熱，長期以往造成電機燒毀[1-2]。

2.3 單相燒毀

由于601 工作面地質條件復雜，頂板出現嚴重淋水現象，導致刮板輸送機隔爆磁力啟動器受潮嚴重，造成啟動器內部接觸器觸頭因短路或過流燒毀觸點，致使刮板輸送機無法形成穩定三相供電系統，出現兩相電運轉現象，從而造成電機燒毀。

2.4 運行過載

由于601 工作面地質條件復雜，工作面回采期間揭露的地質構造多以斷層為主，過斷層期間工作面回采煤矸量增加，導致刮板輸送機運輸量加大，增加了刮板輸送機運行負荷，導致電機燒毀。

通過對刮板輸送機電機進行監測發現，刮板輸送機在正常、空載、超載運輸時，電機負荷不斷發生變化，一旦電機負荷超過運行最大負荷時電機就會燒毀[3]；通過現場試驗發現，當電機超載運輸或頻繁啟動時，啟動電流為電機額定電流的5～8 倍，雖然電機存在過電流保護功能，但是保護時間有限，一般在3～5 min，保護失效后電機再次啟動，此時電機還處于高溫狀態，很容易導致電機燒毀，如圖1 所示。

圖1 刮板輸送機超載、負荷運行時斷續電流峰值曲線圖

圖1 中I峰為輸送機超載、重啟時電流峰值；Imax為輸送機電機允許通過最大電流；I額為輸送機正常工作時額定電流；t1為輸送機超載時電機電流達到允許最大電流所需時間；t2為輸送機超載時電機電流達到電機燒毀臨界值時所需時間；t3為輸送機過載保護作用到復位所持續的時間，一般3～5 min；t4為輸送機重啟后電機燒毀所需的時間。

2.5 電機抱軸故障

1）601 工作面在回采過程中由于刮板輸送機運轉周期長、負荷大且檢修維護不到位、軸承潤滑油缺失等因素，造成電機軸承內圈與軸承發生相對運動，產生磨損現象；軸承密封不嚴、軸承受力不均勻等導致軸承曲面變形，最終導致軸承抱死現象，若不及時處理，電機負荷加大，很容易造成電機燒毀現象[4]。

2）刮板輸送機電機軸承與連接套之間存在絕緣保護潤滑劑，電機正常運轉時該潤滑劑起到絕緣保護作用，但是當刮板輸送機負荷加大或電機頻繁啟動時該潤滑劑溫度升高，絕緣性能降低，導致軸承與連接套之間形成軸電流，當瞬間軸電流較大時會對軸表面產生燒熔現象，造成軸承表面坑洼不平，甚至抱死現象[5]。

2.6 刮板鏈張緊不合理

601 工作面刮板輸送機在對接安裝時刮板鏈張緊度主要依靠人工進行調校，刮板鏈經常出現張緊力不足或張緊過大現象；張緊力不足時運輸煤矸很容易出現漂鏈、打滑現象；張緊力過大時刮板鏈與齒輪之間咬合力度大，齒輪轉動時負荷大，不利于煤矸運輸，很容易造成電機燒毀。

3 刮板輸送機電機燒毀預防措施

3.1 加大刮板輸送機檢修維護力度

1）工作面回采時每天應對刮板輸送機進行檢修維護，特別是刮板輸送機電機連接部位是否存在松動、螺栓有無缺失等，當電機與輸送機機頭連接處存在間隙時必須重新對接安裝。

2）定期更換電機、減速機進液力油，確保進液油質良好，不得存在雜質，保證油量在規定范圍內；每旬對電機軸承潤滑情況進行檢查，保證軸承潤滑到位。

3）定期對電機軸承進行檢查，檢查內容主要包括軸承變形情況、軸承是否松動以及軸承與連接套之間絕緣性能是否降低，發現問題必須及時處理。為了防止軸承抱死現象，軸承一旦出現變形時必須及時更換。

4）檢修人員每天對刮板輸送機隔爆開關電流、電壓值進行調校，防止供電電流、電壓超過輸送機電機額定電流、電壓值，避免因電流、電壓過大擊穿電機匝圈。

3.2 加強刮板輸送機安全管理

1）工作面回采過程中應定期對刮板輸送機機頭、溜槽頂部以及溜尾浮煤間進行清理，防止出現回頭煤現象，避免因刮板輸送機堆煤嚴重，增加輸送機運輸負荷，導致電機燒毀事故。

2）工作面在過斷層期間應縮小采煤機切割深度以及采煤機牽引速度，保證落下煤矸不會聚集堆壓刮板輸送機，在過斷層期間應安排專人對刮板輸送機大塊矸石卡塞現象及時處理，避免輸送機電機產生負荷。

3）刮板輸送機在啟動時必須采用軟啟動，防止啟動瞬間電流擊穿電機匝圈，同時刮板輸送機在運輸煤矸時應盡量避免出現頻繁啟動電機現象，保證刮板輸送機穩定運行。

3.3 優化改進設備

3.3.1 安裝異物監測裝置

傳統刮板輸送機出現大塊煤矸或金屬異物卡塞刮板輸送機時，需人工檢測處理，人工檢測效率差、勞動作業強度高，所以決定對工作面刮板輸送機安裝一套異物監測裝置。

1）該裝置主要由控制器、速度感應器等部分組成，速度感應器安裝在溜槽底部主要對刮板鏈運行速度進行檢查，控制器與速度感應器以及電機連接，實現閉鎖功能。

2）正常狀態下刮板輸送機在運輸煤矸石時，刮板鏈以勻速傳動，當刮板輸送機出現異物卡塞或煤矸堆積時，刮板鏈運行速度降低，此時速度傳感器及時對刮板鏈運行速度進行收集并發送至控制器內進行分析處理，分析確定刮板輸送機存在異物卡塞時，控制器及時對輸送機進行聯鎖控制斷帶停機。

3.3.2 應用液壓緊鏈裝置

由于傳統人工緊鏈勞動作業強度大，緊鏈張緊度不適宜，對此決定對工作面刮板輸送機采用一套液壓緊鏈裝置。

1）該裝置主要由液壓伸縮缸、緊鏈臂、伸縮桿、固定銷、固鏈器等部分組成，如圖2 所示，液壓伸縮桿通過伸縮桿與緊鏈臂進行連接；液壓伸縮缸張拉行程為0～0.8 m。

圖2 刮板輸送機液壓緊鏈裝置結構示意圖

2）在緊鏈時先將液壓伸縮桿張拉至最大行程，然后將固鏈器分別與需要預緊的刮板鏈連接，通過液壓油缸作用收縮液壓伸縮桿，從而實現緊鏈的目的；與傳統人工緊鏈相比，該裝置具有緊鏈精度高、勞動作業強度低等優點

4 結語

截止2021 年2 月，601 工作面已回采結束。通過對工作面回采前期刮板輸送機電機燒毀原因進行分析，并提出了若干項對策措施，通過實際應用效果來看，采取合理有效的預防措施后，工作面在后期回采中刮板輸送機故障率降低至4%以下，未發生一起電機燒毀事故，設備維修費用減少了60余萬元，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著應用成效。