关于选煤厂浅槽重介分选机构的改进及效果分析

王森耀

（霍州煤电集团吕临能化有限公司选煤厂， 山西 吕梁 033200）

引言

煤矿在完成前端的开采作业后，夹着较多的碎石、杂质等非煤矿物质，故需采用专门的煤矿分选设备将其进行分离筛选，提炼出不同精度质量的煤物质[1]。分选机构则是选煤厂中实现煤矿分离的重要设备，该结构凭借其结构简单、分选效果优等特点，被广泛应用到了煤矿企业中。但由于分选环境的相对恶劣，且分选机构长期处于超负荷、超长时间状态作业，导致该设备在使用中经常出现链条磨损严重、间隙过大而影响正常生产等故障现象，这给企业的正常使用及维护保养带来了重要影响[2]。由此，在分析分选机构工作原理的基础上，重点对其使用中出现的故障问题进行了分析，由此开展了分选机构的改进措施及改进后设备的实际应用效果分析，改进后的分选机构解决了当前设备存在的问题，并取得了良好的应用效果。

1 分选机构工作原理

重介质浅槽分选机构（见图1）作为选煤厂中的重要部件，主要利用重介悬浮液中的沉浮原理，可将不同比重物料进行分选分离[3]。分选机构的结构主要由上升介质漏斗、水平介质横槽、头轮、尾轮、刮板、刮板链、减速机及电机等结构组成，如图2所示；其中，分选机构中的各部件在运行过程中均会因外部或内部原因而出现结构失效现象[4]。在浅槽分选机构分选过程中，以50 mm粒径为分界线，将不同粒径大小的原煤分布进入对应悬浮液槽体内，并与悬浮液进行融合；其中，80%左右的悬浮液混合物将通过水平流管进入，形成纵向的水平流，而20%左右的悬浮液则通过槽体底部的上升流管给入，形成上升流，由此，有效保证了悬浮液的均匀混合及精煤的匀速上升[5]。同时，在物料上升过程中，还可进一步将密度较轻的煤粒进行充分分散，由此提供精煤的生产率，较好地实现了杂质与精煤的有效分离。另外，为防止较多杂质对原煤的分选效果，可先将介质进行提前配好后倒入至槽内，在压紧阀的作用下，杂质被分离后沉入槽底并输送至外界，由此，更好地实现了物料与杂质的分离。

图1 重介质浅槽分选机实物图

图2 重介浅槽分选机结构组成示意图

2 分选机构常见故障

2.1 链条故障

在原煤分选过程中，由于密度较轻的精煤上浮至悬浮液上层，而密度较大的物料及杂质则下沉至浅槽槽底，并无规则地分布在槽底表面，期间，会产生一定的冲击作用力，链条也会与杂质等进行长时间的磨损接触，最终导致浅槽链条长时间在外界作用力下极易发生磨损或断裂现象，加上链条自身的磨损，导致其发生磨损及断裂故障的现象更加严重[6]。因此，需在浅槽分选机中添加倒料板和断链保护装置，可有效减少浅槽出现易断链的问题，较好地预防断链故障发生时对分选机运转的影响，以此提高浅槽分选机的生产效率和使用寿命。

2.2 齿轮故障

由于分选机构主要通过电动机、减速器、三角带传动等部件的相互配合进行驱动运转，其最高转速达到了0.8 m/s左右，而电动机则采用了全压直接启动，启动时的瞬间转矩达到了电机额定转矩的2倍，由此导致了分选机构中的各部件因受到启动时较大瞬间力矩作用而受到严重的冲击作用，齿轮出现严重磨损，最终使减速器与链轮之间出现打齿现象。同时，由于所需分选的煤量逐渐增加，而分选机转速保持不变，分选机的处理量也相对固定，致使分选机构因过载作业而使其内部的三角带、刮板等结构出现磨损严重或作业温度较高等现象，严重影响着分选机构的正常生产及作业安全性。

2.3 滑道故障

滑道作为分选机构中的重要部件，其作用主要是为了保证链条具有一个相对固定的运动轨迹，主要通过14 mm厚的钢板进行焊接，并固定于槽体上，而与支架通过螺栓进行连接。由于链条在运动过程中，与滑道之间会产生较大的摩擦现象，致使滑道产生了严重的磨损现象，链条在未按照轨迹运行基础上，其工作负荷也逐渐增大，严重时会导致链条出现断链故障现象，其使用寿命也将大大减少。同时，链条及刮板由于长时间浸泡在悬浮液中，当发生严重磨损时，则极容易发生断链故障。因此，为保证分选机构的正常运行及较长的使用寿命，需及时对出现故障的滑道及链条进行维修更换。

3 分选机构改进优化设计

结合前文对分选机构作业过程产生的相关故障问题分析，为保证其结构的高效运行及满足选煤厂的使用需求，对分选机构进行了优化改进设计，主要包括如下几方面：

1）针对链条磨损严重问题，可将现有的链条改为套筒圆柱滚子链条，节距降低至78mm，并在外链板上增加更多的耐磨性焊点，将机头、机尾改造为与链条节距相匹配的结构尺寸。同时，为降低链条的耐磨性能，可将链条的材料改为40Cr材料，同时，针对链条内部的销轴结构，可调整其结构尺寸，使其与外链板之间形成间隙配合，以方便后期链条的拆装作业，减小链条运转过程中的严重磨损速度，延长链条的使用寿命。改进后的链条结构主要由外链板、内链板、短销轴、轴套、长销轴等组成，其结构组成图如图3所示。

2）针对滑道故障，在对其改进设计过程中，主要是改变滑道的连接方式，可由传统的焊接形式改为一体式铸造形式，并在滑道强度薄弱部位增加加强筋结构，以此提高其结构强度；同时，将滑道的材料改为Mn13Cr2耐磨材料或其他耐磨性更强的材料。另外，滑道与链条接触处的厚度增加至30 mm，并增加滑道的耐磨性，以此来有效解决滑道的故障问题。

图3 改进后链条结构组成图

3）分选机在运行过程中，会有碎石掉入至托架下方。因此，在滑道上方的给料槽上焊接了一个宽度约450 mm的倾斜挡板，可有效将物料的给料点与托架的运行轨迹进行偏离，避免了物料掉入托架中的可能性。

4）在分选机运行过程中，刮板与底板之间会存在间隙，并随着设备的长期运行而逐渐变大。针对此故障问题，可在起弧及爬坡阶段分别焊接厚度为15 mm和16 mm后的耐磨板，以此降低两部件之间的间隙，以此减小刮板与底板之间碎石的进入量，有效降低分选机的故障率。

4 优化后的分选机构应用效果分析

经过前文对分选机构的改进设计，在完成设备的改造后，对其进行了实际应用验证。实践证明，在为期6个月的使用中，改造后的分选机构中链条整体磨损程度明显降低，也未进行链条的维修更换，使用寿命提高2倍。链条的断链、跳链、刮板弯曲等现象也明显降低，煤石的分选效率、煤矿分选质量得到显著提升，刮板与底板之间也未因存在间隙而出现较大程度的出现故障，整个分选机的作业效率及故障率明显降低，设备使用寿命也明显增长，每年也为企业节约了链条维修、滑道维修、刮板维修等费用将近40万元。