上榆泉選煤廠振動(dòng)篩減振降噪應(yīng)用實(shí)踐

白 龍 蔣涵元 王青海

（國家能源集團(tuán)國神集團(tuán)上榆泉煤礦，山西 忻州 036500）

上榆泉選煤廠隸屬于山西魯能河曲電煤開發(fā)有限責(zé)任公司，是配套于上榆泉煤礦的礦井型選煤廠，設(shè)計(jì)處理能力8.0 Mt/a，主要入選上榆泉煤礦原煤。選煤廠的主要分選工藝為：原煤經(jīng)過分級之后，塊煤采用TDS 智能干選機(jī)排矸，末煤濕法脫泥之后用兩產(chǎn)品重介旋流器分選，粗煤泥螺旋分選機(jī)分選，細(xì)煤泥板框壓濾機(jī)和加壓過濾機(jī)聯(lián)合回收。

1 存在問題

在生產(chǎn)過程中用到大量的篩機(jī)，原煤分級篩兩臺(tái)、末煤脫泥篩兩臺(tái)、末精煤和末矸石脫介篩各兩臺(tái)。其中原煤分級篩安裝于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的原煤篩分車間，篩機(jī)基礎(chǔ)較好，而另外六臺(tái)篩機(jī)則安裝于鋼結(jié)構(gòu)的主洗車間，使用過程中發(fā)現(xiàn)篩機(jī)對基礎(chǔ)的沖擊較大、篩機(jī)基礎(chǔ)振動(dòng)大、篩機(jī)使用壽命短等問題[1]。

針對以上問題，上榆泉選煤廠分別從加強(qiáng)振動(dòng)篩安裝基礎(chǔ)、減弱振動(dòng)傳遞環(huán)節(jié)兩個(gè)方面進(jìn)行了減振降噪改造實(shí)踐。

2 加強(qiáng)振動(dòng)基礎(chǔ)

以精煤脫介篩為例，篩機(jī)基礎(chǔ)振動(dòng)較大，導(dǎo)致篩機(jī)側(cè)幫開裂等問題頻繁出現(xiàn)。為了加強(qiáng)篩機(jī)基礎(chǔ)的抗振性能，對篩機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析[2-6]。篩機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 篩機(jī)安裝基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡圖

2.1 原因分析

（1）主梁14、21 下方設(shè)置了三角支撐，主梁19、16、20 下方未設(shè)置三角支撐，主梁17、18 下方未設(shè)置三角支撐，篩機(jī)基礎(chǔ)整體平衡度較差，需考慮在合適位置增設(shè)三角支撐。

（2）次梁46、47 搭接在主梁19、20、21 中部，但是19、20 主梁下方?jīng)]有三角支撐，導(dǎo)致次梁46、47 振動(dòng)增大。現(xiàn)場分析在主梁19 下方具有足夠的空間增設(shè)三角支撐，在主梁20 下方空間受限不能增設(shè)三角支撐或者立柱支撐，故考慮在上部增設(shè)拉力立柱配合三角支撐。

（3）次梁36、37、38、39 支撐在主梁17、18和次梁46、47 上，主梁17、18 下方未設(shè)置三角支撐，次梁36、37、38、39 振動(dòng)大。

（4）次 梁32、35 兩 端 搭 接 在 主 梁12、17和13、18 上，在次梁32、35 的下方增設(shè)了支撐柱10、11，加強(qiáng)了次梁32、35 的支撐，但是次梁33、34 下方?jīng)]有增加立柱和三角支撐而且跨度較大，導(dǎo)致次梁33、34 振動(dòng)大。

（5）篩機(jī)支撐彈簧座24、25、26、27、28、29、30、31，以左側(cè)篩機(jī)為例，24 下方采用立柱支撐，抗振性能較好，25 下方次梁抗振性能差導(dǎo)致兩側(cè)不平衡；41、42、44、45 為篩前支撐次梁，兩端搭接在次梁36、37、38、39 上，受基礎(chǔ)影響，抗振性能較差，導(dǎo)致支撐彈簧座28、29、30、31 振動(dòng)平衡性差。

（6）次梁46 和主梁20 搭接點(diǎn)處承受的力是次梁46 和主梁19 以及次梁47 和主梁21 搭接點(diǎn)處的力的2 倍，相應(yīng)支撐沒有加強(qiáng)導(dǎo)致該位置振動(dòng)大。

（7）部分次梁高度太小，抗剪切性能本身較弱。

（8）所有主梁的連接全部采用多排螺絲，但是次梁的連接采用單排螺絲。

2.2 優(yōu)化措施

根據(jù)篩機(jī)振動(dòng)基礎(chǔ)存在的問題提出以下措施，提高篩機(jī)基礎(chǔ)的抗振減噪性能。

（1）在主梁19、15、16 下方增加三角支撐，在主梁20 與次梁46（47）搭接點(diǎn)上方增加懸掛的立柱和三角支撐。

（2）次 梁36、37、38、39、41、42、44、45更換為高度更大的材料，提高抗剪切能力。

（3）針對次梁33、34 跨度大，主梁17、18下方無三角支撐的問題，采用篩機(jī)彈簧座25、26下方位置增加支柱或者在該位置增加次梁與主梁15搭接，提高次梁33、34 的抗振性能。

（4）所有次梁根據(jù)情況選用多排螺絲搭接。

3 減弱振動(dòng)傳遞

3.1 橡膠彈簧

通過市場調(diào)研，認(rèn)為將原有鋼彈簧更換為橡膠彈簧，將篩機(jī)的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為橡膠內(nèi)部的彈性勢能，從而能夠減少篩機(jī)振動(dòng)對基礎(chǔ)的沖擊。該類彈簧對橡膠的質(zhì)量要求較高，既需要有硬度滿足篩機(jī)重量的支撐，又需要一定的彈性用以吸收振動(dòng)，二者之間的平衡度難以把握。實(shí)際使用過程中往往為了防止彈簧被擠壓損壞而提高橡膠彈簧的硬度，導(dǎo)致彈簧的減振吸振效果變差，不能滿足現(xiàn)場使用需求。同時(shí)，隨著橡膠彈簧硬度的增加，對篩機(jī)基礎(chǔ)的要求更高。針對上榆泉選煤廠篩機(jī)基礎(chǔ)，該類彈簧適用性較差[7-8]。

3.2 空氣彈簧

3.2.1 工作原理

原理為：囊式橡膠空氣彈簧在工作過程中，內(nèi)腔充入壓縮空氣，形成壓縮空氣柱，利用空氣的可壓縮性，隨著振動(dòng)載荷的變化，彈簧的高度和內(nèi)腔容積隨之改變，達(dá)到非線性有彈性作用，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)載荷的平穩(wěn)、柔性傳遞，完成振幅與振動(dòng)載荷的高效控制[9]。

3.2.2 實(shí)際應(yīng)用

空氣彈簧減振系統(tǒng)主要由壓縮空氣、調(diào)壓閥、分配閥、逆止閥、管路和空氣彈簧組成，如圖2。

圖2 空氣彈簧系統(tǒng)簡圖

使用過程中，需要將原有的鋼質(zhì)彈簧或者橡膠彈簧更換為空氣彈簧即可，對篩機(jī)原有的支撐系統(tǒng)不作調(diào)整。系統(tǒng)采用的壓縮空氣來自選煤廠原有空氣壓縮機(jī)，每個(gè)篩機(jī)配備一個(gè)調(diào)壓閥和四個(gè)分配閥。壓縮空氣經(jīng)過調(diào)壓閥將壓力控制在要求的范圍之內(nèi)供給四個(gè)分配閥，分配閥將壓力符合要求的空氣分成四個(gè)出口，分別連接至每組的四個(gè)彈簧。分配閥的出口與管路之間采用快速接頭的方式連接，便于快速更換，管路與彈簧之間通過單向逆止閥連接，保證進(jìn)入彈簧的空氣不會(huì)倒流導(dǎo)致漏氣。

3.2.3 應(yīng)用效果

（1）空氣彈簧內(nèi)部充填的壓縮空氣壓力可調(diào)，即彈性系數(shù)可以調(diào)整，所以能夠適應(yīng)不同工況[9]。

（2）空氣彈簧緩沖減振性能好，噪聲低，并能提高主機(jī)設(shè)備的使用壽命，安裝、維護(hù)、調(diào)節(jié)方便。

（3）空氣彈簧工作過程中將篩機(jī)的振動(dòng)勢能轉(zhuǎn)換為氣囊內(nèi)部壓縮空氣的壓力勢能，橡膠承受拉力為主，所以彈簧的損傷減小，使用壽命較延長。

（4）相對于普通橡膠彈簧承受的壓力和剪切力，空氣彈簧的球形設(shè)計(jì)極大地削弱了橡膠承受的剪切力，減少了應(yīng)力集中[10]。

（5）空氣彈簧通過空氣對篩機(jī)進(jìn)行支撐，將原來振動(dòng)在固體中的傳播轉(zhuǎn)換為氣體隔離，極大地減弱了振動(dòng)傳播的強(qiáng)度。

（6）調(diào)壓閥的前后都設(shè)置了壓力表，使得壓力調(diào)節(jié)更加直觀準(zhǔn)確，同時(shí)便于發(fā)現(xiàn)空氣壓縮系統(tǒng)壓力不夠的問題。

（7）在供氣管路與彈簧之間設(shè)定了單向逆止閥，確保彈簧內(nèi)的空氣在重負(fù)荷、正常運(yùn)行以及停車狀態(tài)都不會(huì)倒流，保證各種狀態(tài)下篩機(jī)支撐穩(wěn)定。

（8）分配閥和彈簧之間的管路采用快速接頭，檢修維護(hù)工作大幅減小。

（9）單向逆止閥的使用保證了空氣不流失，降低了用風(fēng)量。

（10）當(dāng)某個(gè)彈簧出現(xiàn)問題空氣壓力不夠時(shí)，彈簧放氣自動(dòng)收縮，只需要關(guān)閉進(jìn)氣總管路即可進(jìn)行更換，不需要將篩機(jī)吊裝或者額外支撐，更換完成之后接上充氣管路充氣即可，工作難度降低，安全系數(shù)大幅提高。

（11）在每個(gè)彈簧內(nèi)部安裝壓力傳感器，檢測彈簧內(nèi)部的壓力，既能判斷彈簧是否完好，根據(jù)彈簧壓力的變化還能對篩機(jī)的偏載過載進(jìn)行分析。

4 結(jié)語

在篩機(jī)周邊1 m 范圍內(nèi)和篩機(jī)基礎(chǔ)下方固定點(diǎn)進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果 mm/s

改造后篩機(jī)兩側(cè)的振幅差距減小，篩機(jī)彈簧座處振動(dòng)整體降低，取得了較好的效果。

通過噪音監(jiān)測分析，設(shè)備旁邊運(yùn)行噪聲由125 dB 降低到了89 dB，更換為橡膠空氣彈簧后，噪聲值下降幅度較大，有利于保護(hù)現(xiàn)場人員的身體健康。

通過對篩機(jī)基礎(chǔ)加固完善了篩機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，抗振性能提高，杜絕振動(dòng)不平衡的問題，提高篩機(jī)的使用壽命。通過空氣彈簧的使用，將振動(dòng)在固體中的傳播增設(shè)了氣體隔離，極大地減少了振動(dòng)對基礎(chǔ)的沖擊，降低了篩機(jī)周邊環(huán)境的噪聲以及振動(dòng)。