矿山大型胶带运输机驱动装置改造实践

宋莉莉

摘要：胶带运输机以其输送距离长、安全可靠、经济适用等优点被广泛应用于大型矿山矿石运输中。针对内蒙古矿业公司选矿厂钢芯胶带运输机运行过程中由于共振作用引起的电动机轴承频繁损坏的问题，对驱动装置进行改造。选择在地面新建驱动机房，将驱动装置位置下移，采用变频器启动的软启动方式，从根本上解决了电动机轴承频繁损坏的问题，设备运转率达到98 %， 3年多来，设备运行平稳，安全可靠。

关键词：胶带运输机;振动;电动机;驱动装置;软启动

中图分类号：TD528文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）04-0046-04doi：10.11792/hj20200410

露天矿山开拓方法根据运输方式一般分为公路运输开拓法、铁路运输开拓法和胶带运输开拓法等。胶带运输开拓法采用的运输设备主要为胶带运输机，胶带运输机与其他运输设备相比，不仅具有输送能力大、输送距离长、地形适应能力强、结构简单、安全可靠、运营成本低、自动化程度高、寿命长、故障率低等优点，而且维护方便，经济适用，大型带式输送机的设计水平较高，使设备成本大为降低。目前，国内胶带运输机使用安全系数较高[1]。因此，胶带运输机是输送各种矿物最理想的高效连续运输设备之一[2]，被广泛应用于现代化工矿企业中。胶带运输机在输送过程中容易出现跑偏、振动等问题，导致驱动装置电动机轴承频繁损坏。因此，分析引起胶带运输机振动的原因，并对其进行针对性改造，是日常生产中亟需解决的问题。

1 工程背景

中国黄金集团内蒙古矿业有限公司（下称“内蒙古矿业公司”）位于内蒙古自治区新巴尔虎右旗境内，主要经营有色金属矿探、采、选和矿产资源投资等业务。矿区面积9.844 9 km2，铜金属储量300万t，钼金属储量60万t，年产金属铜6.4万t、金属钼0.6万t，产值约34.59亿元。内蒙古矿业公司乌山铜钼矿为大型露天开采矿山，采用台阶开采工艺，选矿采用一段破碎开路+SAB磨矿+铜钼混合浮选+铜钼分离浮选+精矿浓缩及尾矿膏体排放工艺，开拓运输采用长979.279 m的钢芯胶带运输机。内蒙古矿业公司一期工程设计2个系列，每个系列处理矿石能力为16 000 t/d，矿石由液压旋回破碎机破碎后，由重型板式给矿机输送至中转站，2个系列共用1条宽1 600 mm，长979.279 m的钢芯胶带运输机。选矿厂胶带安装在机头中转站15.07 m平台上，3台驱动装置运转时，设备及楼板振动强烈，致使电动机轴承频繁损坏，不仅增加了维修人员的劳动强度而且也增加了成本。因此，从多方面查找问题，对钢芯胶带运输机电动机频繁损坏原因进行分析，并提出新建一个地面驱动机房，采用更为先进的变频软启动的改造方案，以改善钢芯胶带运输机的运行工况，达到降本增效的目的。

2 钢芯胶带运输机驱动装置及其改造

2.1 工作原理及组成

钢芯胶带运输机是由挠性输送带作为物料承载体和牵引件的连续输送设备，根据摩擦传动的原理，采用传动滚筒带动输送带进行物料的传递和运输。

内蒙古矿业公司一期工程采用鋼芯胶带运输机运输矿石。钢芯胶带运输机的驱动装置主要由电动机、减速机、液力耦合器、制动器组成。主驱动为YKK5001-4型电动机，功率为500 kW;采用YOXYSZ750型液力耦合器;采用重锤式张紧装置。3台驱动装置安装在机头中转站15.07 m平台上。钢芯胶带运输机见图1，驱动装置安装位置见图2。

2.2 电动机轴承损坏原因及技改

由于钢芯胶带运输机的驱动装置安装在机头中转站，而机头中转站建在高空，所以设备基础不稳固，易造成设备与楼板强烈振动，致使电动机轴承由于振动而频繁损坏，并且给安全生产带来巨大的隐患，同时影响设备运转率。多次对中转站加固，但是并未解决振动问题。经过多方面分析，判断是由于驱动装置设置在高空地基不稳所致，为了彻底解决该问题，在地面新建一个驱动机房，将楼板上的驱动装置移至地面机房，同时更换原电动机为变频电动机，以解决启动时对电动机轴承的冲击。

1）振源及启动方式的确定。经过现场实地勘察，并进行综合分析，振源在驱动装置的高速轴上，也就是在电动机和液力耦合器上。液力耦合器是一种以液体为介质的非刚性联轴器[3]，由于液力耦合器是铸造件，受制造工艺的限制，其制造精度尤其是动平衡精度难以得到保证;因此在高速旋转时，即使是微小的偏离，也会造成强烈的振动，尤其是大型耦合器（现场耦合器型号为“750”型，已属于较大型）不适用于高速旋转场合。但是，20世纪70—80年代，电控技术相对落后，没有更多软启动方式，只能使用耦合器。随着科学技术水平的发展，胶带运输机软启动方式有了多种选择，而且更加平稳、可靠，如变频、CST等。因此，采用变频器启动方案。变频器启动的优点有启动电流低、运行平稳、节能、节电等。

2）机房位置的确定。将驱动装置位置下移，由于无法将3台驱动装置布置在原转载站的底层，因此只能选择在地面新建驱动机房。为了降低新建驱动机房的高度，减少投资，最终选择在皮带廊中间部位。

3）驱动装置改造。驱动装置的改造按照最大限度地利用原设备，降低改造费用，不影响或尽量少影响生产，缩短改造工期的原则。将原传动滚筒支架稍作改动后留作改向滚筒支架;原拉紧装置导杆截短约3 m（拉紧仍然满足要求），移动到新的位置;减速器、传动滚筒、拉紧滚筒等主要部件仍然留用;驱动装置底座、传动滚筒支架重新制作，为了不影响生产，预先安装好。新建机房中驱动装置安装位置见图3。

驱动装置移至地面后，须增补头部卸料滚筒及传动滚筒前、后的改向滚筒和廊道上的改向滚筒。这些滚筒大部分在首部大张力区，载荷大，因而采用铸焊结构。滚筒轴按照刚度条件——轴的挠度进行设计，改向滚筒轴最大相对挠度≤1/2 500，然后采用强度条件进行校核;滚筒轴为锻造件，采用超声波进行无损探伤。配重滚筒选用进口轴承，设计寿命不低于5万h。

首部傳动滚筒由传动改为探头改向后，合张力增加，滚筒支架须重新制造，基础螺栓增加8个，预埋钢板加大，确保设备安全运行。

改造后的驱动装置为3台500 kW变频电动机，2台电动机旋向逆时针，1台电动机旋向顺时针，并配备3件HLL12高速弹性柱销联轴器，制动轮直径630 mm，静不平衡力矩为0.079 87 N·m。驱动装置安装见图4。根据现场需要进行托辊位置更改，但不需要增加托辊数量。

由于驱动位置的更改，胶带也相应的增长，同时选矿厂还需要更换长约200 m的新胶带。更换胶带需要分期分段进行，新胶带进，旧胶带出，交接位置十分重要，所以新旧胶带交接位置选择在新驱动机房，面积大，空间开阔，便于运输、操作。利用3台卷扬机，完成新旧胶带交换工作。

2.3 改造施工过程

本着不影响生产或尽量少影响生产的原则，在不停止生产的前提下，可以首先进行新驱动机房的设计建造。为了节约成本，选择在皮带廊中部建造驱动机房，将驱动机房预埋件、基础及配套电力设施、水暖等基础建设完毕。

1）利用车间停车检修时间完成设备拆除、安装。

（1）将位于原机头位置的减速机及滚筒拆除，并将其运送至新驱动机房。

（2）利用经纬仪确定胶带中线并作垂线，对预埋件进行校核，利用水准仪将滚筒支架、减速机支架找平。

（3）安装滚筒支架、减速机、电动机基础、机头卸料滚筒支架，并对其找平、找正。

（4）安装各改向滚筒，并对其找平、找正。对轮配套安装，如果减速机与滚筒对轮不配套，应及时更换。

（5）安装减速机、电动机，并对其轴对中进行调整。

（6）使用扭矩扳手对所有设备地脚螺栓扭矩进行检查并备帽。

2）更换胶带。

（1）制作卷扬机支架，胶带支架，并固定卷扬机。

（2）考虑到卷扬机钢丝绳不够长，需要延伸，准备200 m钢丝绳索，便于牵拉新旧胶带。

（3）制作胶带卡子4副，防止胶带截断后滑移。

（4）确定胶带接头硫化位置，然后将要切割的旧胶带部分前后固定牢固，将新胶带与旧胶带连接，3台卷扬机同时开启，在新胶带被拽入的同时，旧胶带从另一侧拽出。胶带更换见图5。

（5）待旧胶带更换完毕后，将卷扬机拆除。

（6）在两驱动轮之间进行剥头、制作接头、硫化，待温度降至60 ℃时可断电，拆除硫化器，移到下一个接头，安装硫化器硫化。

（7）硫化完毕后拆除硫化设备。

3）安装配套设施，试车、调整胶带。

（1）安装各旋转部件保护罩，制作滚筒外围护栏。

（2）确保各减速机油位正常，滚筒轴承及电动机都已注油。

（3）确定现场工具、材料全部清理干净，人员全部撤离后，通知岗位开启胶带，利用电动机变频首先慢速空转，观察胶带是否跑偏，如有跑偏进行调整。

（4）胶带运行稳定后逐级提高转速，观察各滚筒、减速机及电动机运行情况。

（5）空载运行正常后，进行带料试车，观察电动机、减速机运转情况，以及电动机功率。

（6）一切运行正常，即可投入生产。

2.4 应用效果

历时4 d完成了钢芯胶带运输机电动机和驱动机房的改造，空负荷试车一次性成功，改造共投入40万元，现设备运转率达到98 %。经过此次改造，3年多来，设备运行平稳，从根本上解决了振动问题。

3 结 语

内蒙古矿业公司一期工程钢芯胶带运输机驱动装置下移工程很好地解决了驱动装置的振动问题。通过更改驱动位置，更换联轴器，采用变频启动等方式从根本上解决了因共振引起的电动机轴承频繁损坏的问题，并且完成了千米胶带间断更换。此次改造耗时较短，并一次性试车成功，圆满完成改造任务，解决了安全生产的隐患，保证了设备运行的可靠性，提高了设备运转率，为内蒙古矿业公司良好的发展打下坚定基础。

[参 考 文 献]

[1] 葛仕荣.矿井提升机可靠性技术[M].北京：中国矿业大学出版社，1994.

[2] 张世平.转弯带式输送机在露天煤矿原煤输送系统中的应用[J].中国国际纵横，2011（21）：277.

[3] 谢金赐.浅谈矿井运输中皮带机运输启动方式[J].科技创业家，2013（10）：83.

Abstract：The conveyor belt is widely used in ore transportation of large-scale mines for its long transportation range，safety，economic applicability.Because of the resonance，the electric motor bearing is frequently down in the steel core transportation operation of conveyor belt in the ore-dressing plant of Inner Mongolia Mining Co.，Ltd..In light of that，the option is：the driving motor station is set up on the ground，the driving device is moved down and the soft start of the frequency converter is adopted.The existing problems are solved fundamentally.The operation rate of the equipment is 98 %.For 3 years，the equipment has been running steadily and is safe and reliable.

Keywords：conveyor belt;vibration;electric motor;driving device;soft start