楊陽(yáng)

【摘 要】某儲(chǔ)煤場(chǎng)輸煤系統(tǒng)改造中202帶式輸送機(jī)具有大運(yùn)量、長(zhǎng)運(yùn)距、功率大等特點(diǎn)，其中下運(yùn)高差大尤為關(guān)鍵。本文介紹了該輸送機(jī)設(shè)計(jì)改造時(shí)各種工況下驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算以及部件選型設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】 帶式輸送機(jī)改造設(shè)計(jì);大運(yùn)量;高帶速;長(zhǎng)運(yùn)距;下運(yùn)

前言

原輸煤系統(tǒng)小時(shí)運(yùn)量Q=2700t/h，根據(jù)輸煤系統(tǒng)工作制度每天運(yùn)行20小時(shí)，年運(yùn)行330天，輸煤能力最大1782萬(wàn)噸。近年來(lái)，周邊礦對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，生產(chǎn)能力加大，原輸煤系統(tǒng)運(yùn)量已不滿足生產(chǎn)需要，特應(yīng)業(yè)主要求，對(duì)原輸煤系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。其中輸煤系統(tǒng)202帶式輸送機(jī)具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、下運(yùn)（高差313米）等特點(diǎn)，工況較復(fù)雜，下面著重介紹202帶式輸送機(jī)的改造設(shè)計(jì)。

1、202帶式輸送機(jī)基本參數(shù)確定

根據(jù)年輸送量2200萬(wàn)噸并考慮一定的不均衡系數(shù)，確定改造后202帶式輸送機(jī)的基本參數(shù)為：（1）運(yùn)量由Q=2700/h改為Q=3900t/h;（2）帶寬B=1400mm維持原有不變;（3）帶速由原V=4.5m/s改為V=5.6m/s（保持原帶強(qiáng)St3150不變）;（4）托輥直徑由原159mm改為194mm，上托輥間距1200mm，托輥槽角變?yōu)?5°;下托輥間距3000mm;（5）托輥綜合阻力系數(shù)取f=0.025;（6）輸送帶與滾筒的摩擦系數(shù)u=0.3;（7）附加阻力系數(shù)C=1.03。

2、202帶式輸送機(jī)計(jì)算

①電機(jī)功率計(jì)算

202帶式輸送機(jī)為下運(yùn)帶式輸送機(jī)，其下運(yùn)高度H=313.207m、運(yùn)距L=8053m，是一條運(yùn)行工況較為復(fù)雜的帶式輸送機(jī)，其運(yùn)行工況有四種形式，第一種是全程有煤;第二種是全程空載;第三種是平段有煤，其余段空載;第四種是下運(yùn)段有煤，其余段空載。

經(jīng)計(jì)算各種工況下驅(qū)動(dòng)力及軸功率值見下表。

按帶式輸送機(jī)最不利工況確定電動(dòng)機(jī)功率：

PA=FU×V/1000=2975kW

帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率：

PM=KPA/η1η2=3552kW

式中：η1——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正功率運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)效率，η1=0.94;

式中：η2——多機(jī)功率不平衡系數(shù)，η2=0.98;

式中：K——電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，K=1.1。

為此，選擇6臺(tái)710kW電動(dòng)機(jī)或4臺(tái)1000kW電動(dòng)機(jī)，均滿足使用要求。

原202帶式輸送機(jī)功率為4×710kW，因此需增加2臺(tái)710kW電動(dòng)機(jī)才能滿足重載啟動(dòng)要求（方案一）。

202驅(qū)動(dòng)裝置還可以選擇4臺(tái)1000kW電動(dòng)機(jī)（四象限變頻驅(qū)動(dòng)，方案二），將不使用的4臺(tái)710kW電動(dòng)機(jī)配給輸煤系統(tǒng)其它需改造的帶式輸送機(jī)。

方案比較如下：

方案二投資較大，但設(shè)備運(yùn)行可靠，對(duì)202帶式輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，由于其正功運(yùn)行工況僅在剛開始空載啟動(dòng)及系統(tǒng)停車時(shí)平段有煤才會(huì)出現(xiàn)，系統(tǒng)滿載正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)功運(yùn)行工況，因此使用四象限變頻器下運(yùn)發(fā)電產(chǎn)生的電能可以回饋至電網(wǎng)，輸送機(jī)年發(fā)電約300萬(wàn)kW.h，對(duì)于帶式輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行來(lái)說(shuō)節(jié)能效果明顯，符合國(guó)家節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策，而且退下來(lái)的驅(qū)動(dòng)裝置可以為輸送系統(tǒng)內(nèi)的其它帶式輸送機(jī)所利用，因此設(shè)計(jì)推薦采用方案二。

②輸送帶張力計(jì)算

輸送帶各種工況張力點(diǎn)計(jì)算值見表2

③輸送帶的安全系數(shù)：

根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行各種工況下張力計(jì)算，輸送帶張力最大點(diǎn)出現(xiàn)在全程有煤工況。Smax=S7=551508N。

nA=B×St/Smax=1400×3150/551508=7.99

現(xiàn)有鋼絲繩芯膠帶St3150安全系數(shù)大于7，滿足使用要求。

④滾筒及機(jī)架受力校核：

根據(jù)各種工況下輸送帶張力計(jì)算結(jié)果校核滾筒及機(jī)架受力，經(jīng)校核，202帶式輸送機(jī)所有滾筒提能改造后均滿足受力要求，機(jī)架的受力亦滿足使用要求。

⑤各種工況下拉緊力計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算，第一種工況下啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)拉緊裝置F拉緊=2S2=420508N;第二種工況下啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)拉緊裝置F拉緊=2S2=168646N;第三種工況下啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)拉緊裝置F拉緊=2S2=194006N;第四種工況下啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)拉緊裝置F拉緊=2S2=398268N。

現(xiàn)有變頻電動(dòng)張緊小車最大拉緊力700KN，可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)張力，滿足使用要求。

⑥制動(dòng)力及停車時(shí)間計(jì)算：

制動(dòng)器工況有三種，第一種是正常停車時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到帶式輸送機(jī)速度接近0時(shí)制動(dòng)器報(bào)閘施加制動(dòng)力，此時(shí)輸送機(jī)所需制動(dòng)力較小，按MBMAX=1.5（FSTMAX-FHMIN）D/2計(jì)算。

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

第二種是當(dāng)檢測(cè)到帶式輸送機(jī)超過(guò)正常運(yùn)行速度的10%報(bào)警，超過(guò)正常運(yùn)行速度的15%時(shí)制動(dòng)器報(bào)閘施加制動(dòng)力，使帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度降至正常運(yùn)行速度，此時(shí)制動(dòng)器施加制動(dòng)力大小按制動(dòng)減速度不大于0.1m/s2計(jì)算。

第三種工況是系統(tǒng)突然斷電輸送機(jī)全程有煤，此時(shí)制動(dòng)器施加制動(dòng)力大小滿足制動(dòng)減速度不大于0.1m/s2計(jì)算，該工況是制動(dòng)器的工作的最不利工況。

按最不利工況制動(dòng)力及力矩計(jì)算如下：

式中：Fz——制動(dòng)停車所需制動(dòng)力;aB——停車減速度;mL——輸送機(jī)直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量;mD——輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的等效質(zhì)量。

現(xiàn)有二臺(tái)SHI252型盤式制動(dòng)器（二對(duì)制動(dòng)頭），制動(dòng)盤直徑1400mm，制動(dòng)力矩最大M=384KNm（間隙2mm時(shí)），由于傳動(dòng)滾筒自身所能承受的制動(dòng)力矩最大到240KNm，因此帶式輸送機(jī)必須改造原制動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)會(huì)議紀(jì)要設(shè)計(jì)選用帶有恒減速功能的軟制動(dòng)系統(tǒng)（E141A+制動(dòng)盤），此系統(tǒng)可以保證帶式輸送機(jī)在各種工況下制動(dòng)減速度為aB=0.1m/s2。制動(dòng)停車時(shí)間約56s。

經(jīng)對(duì)有可能安裝制動(dòng)器的傳動(dòng)滾筒進(jìn)行制動(dòng)防滑驗(yàn)算，202帶式輸送機(jī)在最不利工況下，制動(dòng)器安裝在尾部傳動(dòng)滾筒不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，因此制動(dòng)器安裝在尾部傳動(dòng)滾筒四臺(tái)，改造后四臺(tái)制動(dòng)器最大制動(dòng)力矩可以達(dá)到MB=600KNm。

3、改造方案

經(jīng)方案對(duì)比及計(jì)算后，確定202帶式輸送機(jī)的改造方案如下：

驅(qū)動(dòng)裝置：拆除原有四臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，新裝四臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置其配置為：電動(dòng)機(jī)：N=1000kW，n=1480rpm，V=690V，減速器：H3SH19-22.4（帶外循環(huán)風(fēng)冷）。拖動(dòng)方式為四象限交-直-交變頻+電動(dòng)機(jī)+減速機(jī)。

制動(dòng)器：拆除原有制動(dòng)系統(tǒng)，更換成四臺(tái)具有恒減速制動(dòng)功能的CSB。制動(dòng)器總制動(dòng)力矩600KNm。制動(dòng)器分別裝在二個(gè)尾部驅(qū)動(dòng)滾筒各二臺(tái)。

驅(qū)動(dòng)滾筒：尾部驅(qū)動(dòng)滾筒需更換為雙伸出軸。

托輥：由于帶式輸送機(jī)帶速提速至5.6m/s，運(yùn)量增至3900t /h，每米物料重量qG=193.45kg/m，所以托輥需要改造，托輥改造方案為：托輥直徑由原Φ159mm改為Φ194mm，上托輥槽角由原35°托輥組（Φ159 mm、帶托輥架）需更換為45°托輥組（Φ194 mm、帶托輥架）。

4、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次改造，滿足了輸送系統(tǒng)的要求，且202帶式輸送機(jī)可安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司西安分公司）