2800XPB电铲增压风舱系统升级改造

＊胡芳周

（中煤平朔集团有限公司 山西 036000）

利用齿轮、链条、钢索滑轮组等传动件传递动力的单斗挖掘机的电铲，又称为绳铲、钢缆铲，但其重量大、机构性能不能很好地满足作业要求及操纵不够灵便的缺点，致使中小型机基本已被液压传动挖掘机代替。

1.P&H2800XPB电铲除尘现状

P&H2800XPB电铲是安家岭露天矿剥离岩石和坑下煤炭开采的主力军[1]。电铲是一种先进的矿业设备，其产能大、效率高，已成为煤矿企业重要的生产设备。由于电铲构造复杂，其内部机械设备工作时会产生大量的热量，对这些热量进行冷却、净化机房内的空气，需要借助外部环境中的冷空气。

图1是现有的2800XPB电铲所配置的简易过滤装置。

图1 原有的2800XPB电铲所配置简易过滤装置

(1)简易过滤器

现有2800XPB电铲在粉尘过滤上采用非常简易的过滤器。其过滤原件为一层滤网。滤网侧方是接尘的软管和风机。工作原理是将气流中携带具有一定运动速度的粉尘进入金属滤网，由于惯性作用，粉尘撞击滤网被截留下来。

过滤器非常简易，对于粉尘的过滤效果极低，尤其是对于空气中漂浮的小颗粒粉尘，过滤效率机会等于零，除尘的效果非常不理想。因此，大量的细小粉尘会进入到控制室内，这些粉尘危害很大，容易引起设备的故障。

(2)轴流风机

原有的除尘系统设有2台简易的过滤器和2台单叶片轴流风机。

2.改造原因

矿区作业环境的空气中漂浮着大量粉尘，现有除尘设备除尘效果不好，大量粉尘不仅对电气控制元件造成极大损坏，而且大大缩短电机使用寿命，电气故障频繁，增加维修成本，严重影响电铲出动率。因此，计划对现有除尘设备进行改造，空气有效过滤，使电铲有一个良好的作业环境，则这些故障就自然而然不存在了[2]。

3.改造技术方案

本改造技术方案参照平朔东露天4100XPC电铲除尘设备确定。

(1)除尘改造的思路

只有对现有设备、结构、电气等方面进行改动才能完成设备的改造。以下步骤为将设备改动降到最低方案的思路设计。

①将机房内粉尘含量降到最低需要有效的过滤设备。②为了保证车体结构的稳固安全，需要减少对现有车体结构的破坏。③现有电气系统的改动需要降到最低。④安全可靠，经济可行。

(2)系统设计主要参数

①增压风舱本体及其护罩钢结构材质要求A514低合金高强度钢板。②54个除尘过滤器（总过滤面积950m²）采用美国唐纳森公司的过滤器，滤材过滤精度要求达到MERV15标准或F9标准，透气性≥520m3/m2.hat200Pa。③27个脉冲电磁阀[5]采用澳大利亚高原公司原装进口阀，寿命＞100万次。④输灰的螺旋输送机及旋转卸灰阀1.5kW。⑤电控柜配置西门子PLC及电机控制柜、操作显示屏。⑥噪音等级≤85dB(A)。⑦进风口防御措施：预过滤器采用椰棕过滤网。⑧有组织排放，粉尘排放浓度≤10mg/m³，烟气净化后排放浓度、排放速率应符合《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）要求。⑨温度要求：夏季室外温度＜30℃，冬季室外温度＞-20℃。⑩壁板有足够的强度和刚度（壳体厚度≥3.5mm Q345，花板厚度≥5mm Q345）。

(3)系统组成及工作流程

系统组成：尘器本体、滤芯、反吹系统、风机、输灰装置和电控柜组成，以及钢结构、防雨顶棚和支撑件。

根据图2所示，从除尘器顶部进入脏气室的室外空气，经过滤芯过滤进入净气室，进入净气室的干净空气通过风机送入机棚内。粉尘由除尘器收集，通过脏气室下部输灰装置排出。系统配有压缩空气反吹系统，自动清理滤芯，延长滤芯使用寿命[3]。

图2 过滤装置系统组成

(4)除尘器的选用

原有惯性式除尘器对小颗粒粉尘过滤效率不高，设计选用滤筒式除尘器。根据同行业中使用情况，唐纳森滤筒除尘器可以有效提高过滤效率，特别是针对0.2～4μm的粉尘效果很好（表1）。（惯性除尘器无法过滤0.2～0.3μm的粉尘）。

表1 粉尘粒径与过滤器匹配表

除尘器外形结构如图3。

图3 改造后的除尘器立体图

图4 改造后的滤筒

图5 风机的位置图

图6 脉冲控制器

图7 风口的位置图

图8 整体效果图

唐纳森滤筒除尘器的主要参数：型号：DFT3-54（非标）；滤筒数量：54支；滤芯：唐纳森圆形Ultra-Web滤筒；反吹阀数量：27组；反吹控制器：唐纳森Delta-P C01控制器，AC220V；输灰设备：螺旋输送机+卸灰阀1.5kW。

(5)滤筒的规格

在这次改造方案中，考虑到滤筒备件供货的及时性，建议选用唐纳森标准尺寸的DFT圆形滤筒，在无锡工厂有充足的备货。①滤筒材质：唐纳森Ultra-web超细纳米滤材。②滤筒尺寸：350mm×680mm。③过滤面积：23.6m2。④钢护网、端盖材质：内外钢护网、镀锌材质。⑥垫圈：氯丁胶垫圈。

(6)风机

现有2800XPB电铲配2台单叶片轴流风机用于鼓风，与原有简易过滤器组装为一体。现有风机安装为斜朝上，会对滤筒除尘器的安装发生干涉，因此，需要将风机拆除并移位安装。

风机的主要参数：

①型号：双风叶轴流风机。②额定风量：30000 m3/h。③额定风压：1500Pa[4]。④转速：1800rpm。⑤额定功率：40kW，380V/50Hz/3P。⑥数量：2台。

(7)排尘

现有2800XPB电铲利用轴流风机的正压风将粉尘吹出机体外。改造后采用负压引风形式，需增设螺旋输送机用于排尘，对除尘器需要进行一些特别配置[5]。

①除尘器配置槽型尘斗，槽型尘斗内部贯通，上部法兰与除尘器过滤单元连接，下部与螺旋输送机连为一体。

②输送机尾端出口连接旋转卸灰阀，卸灰阀出口连接排尘软管，将粉尘排至地面。

③螺旋输送机有足够的长度，使卸灰阀和排尘软管位于机体侧面外部。

④集尘斗上设检修门，在除尘器的支撑钢结构上设置检修口，以便于安装检修。

螺旋输送机的主要参数：型号：LS-200；长度：7300mm；转速：24rpm。

旋转卸灰阀的主要参数：型号：YJD-200；口径：200mm×200mm；转速：24rpm。

减速机的主要参数：减速机：SEW；转速：24rpm；额定功率：1.5kW，380V/50Hz/3P。

(8)脉冲控制器

除尘器自带脉冲控制器用于产生脉冲，控制压缩空气反吹。脉冲控制器可根据设定自行工作，无需额外控制，只需提供电源。

脉冲控制器布置在除尘器的侧部，其制器面板上配置有压差表以便于观察压差参数；脉冲控制器通过电缆与净气室内的反吹阀进行连接，提供4～20mA的压差信号输出；用电规格：220V/50Hz/1P，200VA。

(9)防雨入口

原有的防雨罩，由于外形尺寸的原因无法留用，需要重新制作以配合新滤筒式除尘器。防雨罩采取牢固支撑，连接于除尘器底座及顶部。出风口位于除尘器净气室顶部，通过风管与风机相连。

(10)钢结构改造

拆除原有的防雨结构和简易过滤器，拆除原有的惯性式除尘器及钢结构，增加除尘器尘斗支撑钢结构底座。

(11)低温环境配置

鉴于现场环境，冬季达到-30℃以下，对除尘系统相关设施采取低温防护措施：除尘器配置寒冷气候组件以保障脉冲阀在低温下能正常工作。脉冲控制器配置自动加热措施。电机配置低温自加热线圈。减速机采用低温润滑油。

(12)电气系统

在新除尘系统中除了增加脉冲控制箱，还需增加PLC控制柜和显示屏。使除尘系统控制满足独立运行要求，适合于未来集中一体化驱动平台的控制。对系统中所涉及的各电气设备改造如下。

①供电规格：380V/50Hz/3P。②主风机：双风叶轴流风机为40kW，电机控制元器件采用原器件。③PLC柜：配置SIEMENS系列PLC和I/O模块以及网络模块；螺旋输送机及卸灰阀电机的控制，设置1.5kW电机的供电380V/50Hz/3P，以及控制回路。输灰设备的启停，建议每小时工作5～10min。④脉冲控制器：在主电柜中增加1路供电220V/50Hz/1P，以及控制回路。脉冲控制器的启停与除尘器同步。⑤显示屏：显示屏布置在司机操作室与PLC柜连接。实时显示除尘系统运行状态、故障报警等信息。⑥系统信号：脉冲控制器输出4～20mA的模拟量压差信号，通过网络传输供中控监控使用。脉冲控制器输出高压差报警信号通过网络传输供中控监控使用。螺旋输送机及卸灰阀配置零速开关，输出报警信号通过网络传输供中控监控使用。

(13)系统组成及工作内容(表2)

表2 系统组成及工作内容

4.改造后达到的效果

改造后，除尘设备的除尘净化效果将满足《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79），《工业“三废排放”排放试行标准》（GBJ4-73）。噪声优于《工业企业噪声设计规范》（GBJ114-88）。将极大的改善机棚内的粉尘状况[6]，改善机电设备的运行环境，显著减少设备的故障率。

5.系统改造安装

除尘器系统的改造涉及设备、电气、钢结构等内容的改造，需要安排在电铲大修时，在比较充裕的时间下进行。主要包括：设备及钢结构预制、新设备安装、电气改造、调试运行。现场的安装及调试由卖方负责，平朔公司协助提供吊车等机具，供电、供水、供气等措施。

6.结论

通过对P&H2800XPB电铲增压风舱系统升级改造，我们可以改变P&H2800XPB电铲作业环境，避免粉尘、灰尘较大，避免对电气控制元件造成极大损坏，而且大大增加电机使用寿命，降低电气故障，减少维修成本，严重影响电铲出动率。因此，改造后的除尘设备，空气有效过滤，使电铲有一个良好的作业环境，则对电铲机房内的设备产生较好的除尘效果，避免电铲停机时间长，提升电铲设备的出动率。