某储煤厂输煤系统202带式输送机改造设计

2020-03-17杨阳

科学导报·学术 2020年58期

杨阳

【摘要】某储煤场输煤系统改造中202带式输送机具有大运量、长运距、功率大等特点，其中下运高差大尤为关键。本文介绍了该输送机设计改造时各种工况下驱动力的计算以及部件选型设计。

【關键词】带式输送机改造设计;大运量;高带速;长运距;下运

前言

原输煤系统小时运量Q=2700t/h，根据输煤系统工作制度每天运行20小时，年运行330天，输煤能力最大1782万吨。近年来，周边矿对生产系统进行了改造，生产能力加大，原输煤系统运量已不满足生产需要，特应业主要求，对原输煤系统进行改造设计。其中输煤系统202带式输送机具有长距离、大运量、下运（高差313米）等特点，工况较复杂，下面着重介绍202带式输送机的改造设计。

1、202带式输送机基本参数确定

根据年输送量2200万吨并考虑一定的不均衡系数，确定改造后202带式输送机的基本参数为：（1）运量由Q=2700/h改为Q=3900t/h;（2）带宽B=1400mm维持原有不变;（3）带速由原V=4.5m/s改为V=5.6m/s（保持原带强St3150不变）;（4）托辊直径由原159mm改为194mm，上托辊间距1200mm，托辊槽角变为45°;下托辊间距3000mm;（5）托辊综合阻力系数取f=0.025;（6）输送带与滚筒的摩擦系数u=0.3;（7）附加阻力系数C=1.03。

2、202带式输送机计算

①电机功率计算

202带式输送机为下运带式输送机，其下运高度H=313.207m、运距L=8053m，是一条运行工况较为复杂的带式输送机，其运行工况有四种形式，第一种是全程有煤;第二种是全程空载;第三种是平段有煤，其余段空载;第四种是下运段有煤，其余段空载。

经计算各种工况下驱动力及轴功率值见下表。

按带式输送机最不利工况确定电动机功率：

PA=FU×V/1000=2975kW

带式输送机驱动电动机功率：

PM=KPA/η1η2=3552kW

式中：η1——驱动系统正功率运行时的传动效率，η1=0.94;

式中：η2——多机功率不平衡系数，η2=0.98;

式中：K——电动机功率备用系数，K=1.1。

为此，选择6台710kW电动机或4台1000kW电动机，均满足使用要求。

原202带式输送机功率为4×710kW，因此需增加2台710kW电动机才能满足重载启动要求（方案一）。

202驱动装置还可以选择4台1000kW电动机（四象限变频驱动，方案二），将不使用的4台710kW电动机配给输煤系统其它需改造的带式输送机。

方案比较如下：

方案二投资较大，但设备运行可靠，对202带式输送机来说，由于其正功运行工况仅在刚开始空载启动及系统停车时平段有煤才会出现，系统满载正常运行时为负功运行工况，因此使用四象限变频器下运发电产生的电能可以回馈至电网，输送机年发电约300万kW.h，对于带式输送机长时间运行来说节能效果明显，符合国家节能减排产业政策，而且退下来的驱动装置可以为输送系统内的其它带式输送机所利用，因此设计推荐采用方案二。

②输送带张力计算

输送带各种工况张力点计算值见表2

③输送带的安全系数：

根据系统正常运行各种工况下张力计算，输送带张力最大点出现在全程有煤工况。Smax=S7=551508N。

nA=B×St/Smax=1400×3150/551508=7.99

现有钢丝绳芯胶带St3150安全系数大于7，满足使用要求。

④滚筒及机架受力校核：

根据各种工况下输送带张力计算结果校核滚筒及机架受力，经校核，202带式输送机所有滚筒提能改造后均满足受力要求，机架的受力亦满足使用要求。

⑤各种工况下拉紧力计算：

经计算，第一种工况下启动、运行时拉紧装置F拉紧=2S2=420508N;第二种工况下启动、运行时拉紧装置F拉紧=2S2=168646N;第三种工况下启动、运行时拉紧装置F拉紧=2S2=194006N;第四种工况下启动、运行时拉紧装置F拉紧=2S2=398268N。

现有变频电动张紧小车最大拉紧力700KN，可以根据需要自动调节张力，满足使用要求。

⑥制动力及停车时间计算：

制动器工况有三种，第一种是正常停车时，当检测到带式输送机速度接近0时制动器报闸施加制动力，此时输送机所需制动力较小，按MBMAX=1.5（FSTMAX-FHMIN）D/2计算。

MBMAX=1.5（FSTMAX-FHMIN）D/2=1.5（574430-386382）1.6/2=225658Nm

第二种是当检测到带式输送机超过正常运行速度的10%报警，超过正常运行速度的15%时制动器报闸施加制动力，使带式输送机运行速度降至正常运行速度，此时制动器施加制动力大小按制动减速度不大于0.1m/s2计算。

第三种工况是系统突然断电输送机全程有煤，此时制动器施加制动力大小满足制动减速度不大于0.1m/s2计算，该工况是制动器的工作的最不利工况。

按最不利工况制动力及力矩计算如下：

式中：Fz——制动停车所需制动力;aB——停车减速度;mL——输送机直线运动质量;mD——输送机旋转运动转换成直线运动的等效质量。

现有二台SHI252型盘式制动器（二对制动头），制动盘直径1400mm，制动力矩最大M=384KNm（间隙2mm时），由于传动滚筒自身所能承受的制动力矩最大到240KNm，因此带式输送机必须改造原制动系统。根据会议纪要设计选用带有恒减速功能的软制动系统（E141A+制动盘），此系统可以保证带式输送机在各种工况下制动减速度为aB=0.1m/s2。制动停车时间约56s。

经对有可能安装制动器的传动滚筒进行制动防滑验算，202带式输送机在最不利工况下，制动器安装在尾部传动滚筒不会出现打滑现象，因此制动器安装在尾部传动滚筒四台，改造后四台制动器最大制动力矩可以达到MB=600KNm。

3、改造方案

经方案对比及计算后，确定202带式输送机的改造方案如下：

驱动装置：拆除原有四台驱动装置，新装四台驱动装置其配置为：电动机：N=1000kW，n=1480rpm，V=690V，减速器：H3SH19-22.4（带外循环风冷）。拖动方式为四象限交-直-交变频+电动机+减速机。

制动器：拆除原有制动系统，更换成四台具有恒减速制动功能的CSB。制动器总制动力矩600KNm。制动器分别装在二个尾部驱动滚筒各二台。

驱动滚筒：尾部驱动滚筒需更换为双伸出轴。

托辊：由于带式输送机带速提速至5.6m/s，运量增至3900t /h，每米物料重量qG=193.45kg/m，所以托辊需要改造，托辊改造方案为：托辊直径由原Φ159mm改为Φ194mm，上托辊槽角由原35°托辊组（Φ159 mm、带托辊架）需更换为45°托辊组（Φ194 mm、带托辊架）。

4、结束语

通过此次改造，满足了输送系统的要求，且202带式输送机可安全稳定的运行。

参考文献：

[1]赵延增. 下运带式输送机的下运控制[J].山东轻工业学院学报，2007，12：88-90.

[2]姜雪.包继华.于岩.变频器在大倾角下运带式输送机中的使用误区及对策[J].起重运输机械，2010，10：66-68.