皮带运输机驱动装置改造方案应用

鲁艳青

（阳泉煤业（集团）股份有限公司一矿选煤厂，山西阳泉 045000）

0 引言

皮带运输机是选煤厂的主要运输设备，用于原煤、煤泥和各种商品煤等物料的运输和转载，由驱动装置、驱动滚筒、输送带、机尾滚、改向滚、机架、托辊、清扫器、拉紧装置等组成。通过驱动装置驱动，运输机的输送带经过驱动滚筒与机尾的改向滚筒构成无极环形封闭带；上下托锟分别用来支承上、下两股输送带；输送带正常运转的张力由拉紧装置保证[1]。运输机工作时，物料由上股输送带运输，输送带在机头滚处改变方向时将物料卸载[2]，也可根据需要，在运输机中部由专用卸载装置将物料在任意点卸载。

本文通过对皮带运输机驱动装置进行改造，更换了性能好的弗兰德减速器、永磁涡流耦合器、电动机、逆止器和高速联轴器-永磁涡流耦合器，使皮带运输机驱动装置运行工况得到改善，达到改造的预期目的。

1 存在问题

某矿选煤厂301#皮带运输机是运输由重介浅槽分选机洗后块炭的主皮带机，该皮带运输机带宽1 200 mm、机长96.965 m、倾角16°30′、运输量700 t/h，于1986年重介洗选车间建成后投运，已运行30年，目前存在生产运转不适应以及以下问题。

（1）减速器是ZL100-13-III型渐开线圆柱齿轮减速器，速比28，体积大、笨重，每年开上盖检修2次，每次检修所需工时多、检修现场环境差、起吊困难、检修难度大。

（2）电动机是JS-117-6型电动机，115 kW，电压380 V，982 r/min，1987年制造，属高耗能落后淘汰电机。电动机启动电流大，噪音大，运行中电机振动现象严重，驱动装置运行工况差，每年有多次电机烧损现象发生。

（3）高速联轴器是弹性柱销联轴器，需按周期对易损件尼龙柱销进行更换。长期运行情况下，联轴节上的孔在尼龙销的磨损下变大，联轴节也需按周期更换。弹性柱销联轴器是刚性联轴器，减振、缓冲能力差，两轴径向位移不得大于0.25 mm，要求对中精度高，若安装不到位，电机易出现振动现象[3]。

（4）减速器低速轴另一侧出轴上安装GN170型滚柱逆止器，最大力矩2 330 kg·m，检修周期6个月，但逆止器内的簧片往往不到检修周期就损坏，起不到逆止作用。皮带运输机因某些特殊原因停机后，由于逆止器不起作用，输送带反转，带上的物料在机尾下滑、堆积，对现场环境造成影响，增加了设备隐患和岗位人员清理卫生的工作量。

（5）皮带运输机使用ϕ108 mm的上下托辊，托锟承重能力小、磨损快、使用寿命短、更换频繁，增加了职工劳动量。

2 改造方案

针对以上问题，根据现场实际情况确定以下改造方案。

（1）该厂更换新破碎机后，两台H3SH11-I型、速比28的费兰德减速器成为高性能“淘汰设备”，可将ZL100-13-III型、速比28的圆柱齿轮减速器，更换为H3SH11-I型减速器，此种减速器体积小、性能好、使用寿命长，还可充分利用“淘汰设备”，无需购置新减速器，节约了购置配件成本。

（2）将JS-117-6型电动机，115 kW，电压380 V，982 r/min的高耗能淘汰电机更换为YB2-315L1-6，110 kW，990 r/min的电机。

（3）将高速轴上的柱销联轴器更换为JXCL486型永磁涡流耦合器。永磁涡流耦合器主要由4个部件组成：导电盘转子、永磁盘转子、无键联轴套、胀紧套。导电盘转子联接电动机，为主动部件；永磁盘转子连接负载，为从动部件，两者独立，不直接接触，且无刚性连接件[4]。多极稀土高能磁钢分布在永磁盘转子平面上，环形铜圈或环形铝圈固定在导电盘转子上，铜圈或铝圈和磁钢中间的空隙称为磁场气隙，输出轴转速及扭矩可以通过改变磁场气隙大小进行调节[5]。

永磁涡流耦合器具有以下特点。

①可靠性高，永磁涡流耦合器功能的实现由内部机构进行，性能稳定，对供电电源无要求，无电磁干扰和谐波电流等问题[6]。

②运行稳定，输入和输出轴间无刚性联结，工作扭矩靠气隙传递，无机械硬连接，可大幅消除振动。在启动负载之前，永磁耦合器的驱动电机相当于空载启动，不仅降低了电动机的起动电流和减小对电动机的冲击负荷，同时也降低了对电网的影响，从而节约电能，延长电动机使用寿命；能动态自动调整输出扭矩的大小，起到软启动与过载保护设备和电动机的作用，使设备运行稳定[7]。

③利用无键联轴套和胀紧套安装，维修方便。允许有较大的安装对中误差，同轴度径向位移最大允许值5.08 mm，轴向夹角最大允许值0.5°，安装时不需要轴精密校准。

④维护工作量小、维护费用极低、无轴承、无注油部位、使用寿命长，正常使用情况下，寿命可达25年[8]，使用成本低于液力耦合器、变频器、软启动器。

⑤对环境无特殊要求，可在各种恶劣环境下使用，使用中不产生污染物。通过调整气隙，达到永磁耦合器传递所需的扭矩及速度，节能效率可达5%～50%。

（4）机头驱动滚筒运行多年需更换，且H3SH11-I型减速器不带逆止器，因此将机头滚筒更换为双出轴滚筒，在滚筒另一侧安装NYD200型楔块式逆止器，该逆止器额定逆止力矩38 000 N·m，远远大于GN170型滚柱逆止器的力矩，且使用寿命长[9]。

（5）更换上下托辊架，并将上托锟ϕ108 mm×455 mm、下托锟ϕ108 mm×1 400 mm，更换为上托锟ϕ159 mm×455 mm、下托锟ϕ159 mm×1 400 mm，延长托辊使用时间，减少职工更换托锟的工作量。

3 改造效果

2016年3月，根据方案内容绘制相关图纸，订电动机、配件；2016年5月大检修期间对301#皮带运输机驱动装置进行改造。实践证明，改造后减少了皮带机故障次数，设备运行可靠、改造效果好，具有以下优点。

（1）针对皮带机在运行中出现的问题，有针对性地开展研究，确定合理方案，解决问题，保证设备可靠、安全运行。

（2）充分利用现有“高性能淘汰设备”进行改造。

（3）使用性能更好，可节能的永磁涡流耦合器起到了以下作用：一是减小驱动装置振动现象，提高电机、减速器寿命；二是降低启动电流、运行电流，减少设备堵转；三是电动机节能效果好，电动机故障率降为0；四是减少了电机噪声。

对皮带机驱动装置改造前后的电动机电流、振动、噪声等进行了检测和对比，对比结果如表1所示。

表1 皮带机驱动装置改造前后对比

由表1可知，电动机启动电流下降94 A，下降20.5%；运行电流下降20 A，下降18%；隔振、降噪效果好，隔离振动，降噪20 dB。

4 经济效益及社会效益

（1）经济效益：一是改造后，电机烧损率下降为0，减少影响生产运转时间12 h，全年可多生产块炭2 500 t，可增加经济效益100万元；二是充分利用两台高性能“淘汰设备”进行改造，节省减速器购置费用50万元；三是将JS-117-6，115 kW高耗能淘汰电机更换为YB2-315L1-6，110 kW电机，每年可节约电能1.5万元；四是使用永磁涡流耦合器后节能效果明显，节能18%，每年可节约电能3万元。改造后每年可产生经济效益104.5万元。

（2）社会效益：一是提高了设备运转可靠性、安全性，减少了设备维护、维修工作量，减轻了职工的劳动强度；二是隔振、降噪效果好，消除了振动，降低了噪声。

5 结束语

301#皮带机驱动装置改造后，基本消除了电机振动现象，改善了驱动装置的运行工况；电动机损坏率下降为零；减少了设备故障停机率；解决了皮带运输机停车后逆止器失效问题；提高了生产系统的安全性和可靠性；延长了设施使用寿命；降低了设备维护成本。因永磁涡流耦合器良好的使用效果，该厂还在240#、55#主皮带运输机上推广运用，在其他大功率皮带机、刮板机、破碎机、泵、鼓风机上也值得推广使用。