浅谈煤矿胶带运输机的改造

李文光

（大同煤矿集团地煤公司，山西 大同 037000）

引言

随着煤矿机械化程度的提高，具备安全、高效以及工作性能强的胶带运输机被普遍采用。胶带运输在矿山、冶金、仓储等行业使用率非常高，大大减轻了劳动强度，特别是在煤矿井下、环境条件恶劣，使用胶带运输机可以有效提高生产效率，减少运输事故。但任何事物都是辩证统一的，有优点，就有缺点，一旦安装后使用不当，就会出现问题，降低效率，影响生产。现就煤矿现场使用安装胶带运输机中发现的一些问题和改造方面做一浅谈。

1 煤矿胶带运输的设计方案

煤矿井下生产环境的要求，由于煤矿井下环境潮湿、空气浑浊、煤尘大、煤中含硫，对皮带机机械部分有腐蚀作用，因此设计胶带运输机时，应考虑架体耐腐蚀，各种机械承载部分强度要高，转动部分如轴承，减速机应密封较好，避免煤尘进入箱体内。所以要求部件应喷刷防锈漆，再加盖漆或新材料，如SEW的减速机采用塑胶漆，防腐效果好。

由于井下巷道断面受地质条件影响，不能做的很大，特别是一些中、小型矿井开凿巷道时没有考虑安装胶带运输机，这时就要在设计架体时能设计成分体结构，便于运输架体待进入安装现场后再进行组装，可减少巷道运输难度如某矿采用带宽1m的强力皮带机，由于驱动部，卸载部架体高2.6m，宽2.1m，因此在入井时造成运输困难，可见要求设计人员考虑运输问题是十分必要的。

对于斜井运输胶带机在设计时更应该注意设备运行的安全性，主要是斜井胶带的断带问题（俗称射箭）和逆转问题，在此根据现场经验得出几点。

1.1 胶带硫化时的注意事项

1）胶带的强度应符合设计要求，特别是大倾角胶带机，不能降低标准，防止带强不够，造成断带。

2）硫化时应采用三段式搭接，可减少接头处弯折或折断钢丝绳。

3）要保证配胶质量及清洁度，防止钢丝绳芯污染与胶带不粘结，运行中钢丝绳芯抽出。

4）胶带硫化后，要做接头试验，以确认硫化接头的质量。

1.2 胶带安装后的注意事项

1）煤矿使用胶带机连续运行时间长，载荷较大，应每班做胶带检查，发现问题及时处理。

2）应加装断带抓捕器，目前有液压式和机械式。

1.3 驱动部分安装逆止器的注意事项

1）逆止器的扭矩应大于实际负荷扭矩。

2）设计时应设计两台逆止器，这样在1台失效时，另1台可正常工作，起到保护作用。

3）逆止器设计安装位置很重要，传统的设计中常把逆止器安装在减速器输出轴一侧，如图1，或在减速器高速轴一侧，如图2所示。

图1 逆止器安装在减速器输出轴一侧图

图2 逆止器安装在减速器高速轴一侧图

但经过现场使用后效果很差在皮带突然逆转时，逆止器没有起作用，出现把齿轮轴和齿轮剃头现象，有的把电机扫膛、损毁电机，这种事故在中煤北矿现场发生过，因此认为此种设计不合理，解决方案应安装在主轴上，如图3所示。设计部门重新制定了改造方案，彻底改造后，在该矿使用效果很好。

图3所示的这样当胶带逆转时，主要力矩加在滚筒和主轴上，没有其它中间环节，可直接起到逆止作用，设计中最好加装两台逆止器，可在主滚筒和改向滚筒上加装。如图4所示。

图4的设计可防止1台失效时，另1台仍可起到保护作用，在实际中某矿采用了图5方案。

图3 主轴安装逆止器图例

图4 主滚筒和改向滚筒安装逆止器图

2010年主持的大同唐山沟煤矿的主井皮带机改造，由于驱动改向滚筒没有安装位置，于是采用改造卸载滚筒为陶瓷滚筒，在卸载滚筒一侧做延长轴，并加装逆止器，运行长达4年，使大倾角皮带处安全合理的运行状态（如图6所示）。

图5 主滚筒和改向滚筒加装逆止器图

图6 卸载滚筒一侧做延长轴加装逆止器图

2 煤矿胶带运输的优化方案

在煤矿胶带运输设计完成后可以采取优化措施，首先可以在安装中大倾角皮带驱动部基础及卸载头基础做加强处理，中心线符合标准，皮带机各变坡点要有过渡架体，以减少胶带弯折，延长胶带使用寿命；其次在电气控制方面要按《煤矿安全规程》有各种保护，并能通过急停开关控制皮带机的停止及报警，胶带机沿线应有报警广播系统，同时应有胶带钢丝绳监测设备，做到每班检查；另外由于主井皮带机负荷大，一般采用两驱或三驱，在电气方面 采用高压变频起动以减少起动压降，但要对变频控制系统做到平衡处理，老的变频系统中对平衡处理只是采用人调整的方法，即通过现场空载运行，进行调整，使驱动系统达到平衡，但此方法受负荷大小变化影响，常出现电气事故，现将大同煤矿集团唐山沟矿一项改造说明一下，以做探讨。

唐山沟煤矿在主井安装一部DT－Ⅱ型强力皮带，其技术参数如下页表1所示。

电气系统图如下页图7所示。

结合图7，3台400kW 电机驱动，其中 M1，M2通过各自的减速机（型号 KZN500－31.5－Ⅱ）与主驱动滚筒联接，采用尼龙销棒硬联接，电机M3通过减速机滞后主驱动滚筒5.5m，与辅助滚筒联接，动力电缆L1，L2型号为 MYJV22－3×150＋1×75电缆供电，载流量为360A。电机调试中，3台电机同时启动，运行过程中，测试电流见表2。

表1 技术参数表

图7 原电气系统图

表2 实际测试电流表

当达到50Hz运行时，电机和变频器还表现正常，经过20min运行突然2号变频器发生炸管现象，两个串联运行的IGBT管全部炸掉，直流输送端的快速熔断也炸掉，由于事故未处理，只能用2台电机拖动，经过测试电流主、辅2台电机拖动皮带运行时电流如表3所示。

表3 2台电机拖动皮带实测电流表

此表说明电机没有达到满负荷工作，可继续维持生产。

同时发现主机电流始终大于辅机电流20A，说明主滚筒承载负荷较大，辅助滚筒承载较小，由于调试设备在空载运行状态，调整电机运行速度依靠调频率而改变电机的转速，但问题仍然存在，如何调整3个滚筒的空载与重载的平衡，使之在运行中处于同步，是关键问题。如果3个滚筒失衡，就会出现故障。因此经过分析确定了改造方法：

1）增加1根电缆，使3台电机各自运行，如图5所示。

2）调整1号，2号电机运行频率为49.95Hz，3号电机频率为50Hz。

3）增加三组变频和馈电开关的故障闭锁，避免当1台电机出现故障停止运行时，其他2台仍在工作，出现倒拉发电现象和烧毁电机故障。

4）增加平衡控制线，使3台变频装置通过控制线传递调频信号，自动调整频率以保证3台电机自动同步平衡，如图8所示。

图8 增加平衡控制线后控制系统图

通过在原本基础上的改进，在安装变频调整装置时也要做到供电系统要合理，电缆截面要满足电机工作要求；使用变频调速装置要考虑满载和轻载运行时的速度关系，减少转差率，使多台电机在满载运行时，接近同步运行；如果能使用工频状态运行，最好使用变频启动工频运行，因为经过变频的电压曲线是由方波构成的，不能完全实现交流电压的平滑曲线；增加平衡控制线，使3台变频装置通过控制线传递调频信号，自动调整频率以使3台电机自动同步平衡。

3 结语

通过在现场对煤矿胶带运输机的机械及电气改造，解决了斜井胶带运输机防止逆转问题和多驱动变频调速平衡问题。由于改变原设计理念，使斜井胶带运输机一旦发生逆转，可以使逆止器有效发挥作用，不会对运输机的减速器、电机和机械部分造成损坏，保证了安全运行，同时电气系统的改造对目前斜井胶带运输机多驱动平衡，避免倒拉车现象，对煤矿运输产生重要意义。