王森耀

（霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司選煤廠， 山西 呂梁 033200）

引言

煤礦在完成前端的開采作業(yè)后，夾著較多的碎石、雜質(zhì)等非煤礦物質(zhì)，故需采用專門的煤礦分選設(shè)備將其進(jìn)行分離篩選，提煉出不同精度質(zhì)量的煤物質(zhì)[1]。分選機(jī)構(gòu)則是選煤廠中實(shí)現(xiàn)煤礦分離的重要設(shè)備，該結(jié)構(gòu)憑借其結(jié)構(gòu)簡單、分選效果優(yōu)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到了煤礦企業(yè)中。但由于分選環(huán)境的相對惡劣，且分選機(jī)構(gòu)長期處于超負(fù)荷、超長時間狀態(tài)作業(yè)，導(dǎo)致該設(shè)備在使用中經(jīng)常出現(xiàn)鏈條磨損嚴(yán)重、間隙過大而影響正常生產(chǎn)等故障現(xiàn)象，這給企業(yè)的正常使用及維護(hù)保養(yǎng)帶來了重要影響[2]。由此，在分析分選機(jī)構(gòu)工作原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對其使用中出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行了分析，由此開展了分選機(jī)構(gòu)的改進(jìn)措施及改進(jìn)后設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用效果分析，改進(jìn)后的分選機(jī)構(gòu)解決了當(dāng)前設(shè)備存在的問題，并取得了良好的應(yīng)用效果。

1 分選機(jī)構(gòu)工作原理

重介質(zhì)淺槽分選機(jī)構(gòu)（見圖1）作為選煤廠中的重要部件，主要利用重介懸浮液中的沉浮原理，可將不同比重物料進(jìn)行分選分離[3]。分選機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主要由上升介質(zhì)漏斗、水平介質(zhì)橫槽、頭輪、尾輪、刮板、刮板鏈、減速機(jī)及電機(jī)等結(jié)構(gòu)組成，如圖2所示；其中，分選機(jī)構(gòu)中的各部件在運(yùn)行過程中均會因外部或內(nèi)部原因而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失效現(xiàn)象[4]。在淺槽分選機(jī)構(gòu)分選過程中，以50 mm粒徑為分界線，將不同粒徑大小的原煤分布進(jìn)入對應(yīng)懸浮液槽體內(nèi)，并與懸浮液進(jìn)行融合；其中，80%左右的懸浮液混合物將通過水平流管進(jìn)入，形成縱向的水平流，而20%左右的懸浮液則通過槽體底部的上升流管給入，形成上升流，由此，有效保證了懸浮液的均勻混合及精煤的勻速上升[5]。同時，在物料上升過程中，還可進(jìn)一步將密度較輕的煤粒進(jìn)行充分分散，由此提供精煤的生產(chǎn)率，較好地實(shí)現(xiàn)了雜質(zhì)與精煤的有效分離。另外，為防止較多雜質(zhì)對原煤的分選效果，可先將介質(zhì)進(jìn)行提前配好后倒入至槽內(nèi)，在壓緊閥的作用下，雜質(zhì)被分離后沉入槽底并輸送至外界，由此，更好地實(shí)現(xiàn)了物料與雜質(zhì)的分離。

圖1 重介質(zhì)淺槽分選機(jī)實(shí)物圖

圖2 重介淺槽分選機(jī)結(jié)構(gòu)組成示意圖

2 分選機(jī)構(gòu)常見故障

2.1 鏈條故障

在原煤分選過程中，由于密度較輕的精煤上浮至懸浮液上層，而密度較大的物料及雜質(zhì)則下沉至淺槽槽底，并無規(guī)則地分布在槽底表面，期間，會產(chǎn)生一定的沖擊作用力，鏈條也會與雜質(zhì)等進(jìn)行長時間的磨損接觸，最終導(dǎo)致淺槽鏈條長時間在外界作用力下極易發(fā)生磨損或斷裂現(xiàn)象，加上鏈條自身的磨損，導(dǎo)致其發(fā)生磨損及斷裂故障的現(xiàn)象更加嚴(yán)重[6]。因此，需在淺槽分選機(jī)中添加倒料板和斷鏈保護(hù)裝置，可有效減少淺槽出現(xiàn)易斷鏈的問題，較好地預(yù)防斷鏈故障發(fā)生時對分選機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響，以此提高淺槽分選機(jī)的生產(chǎn)效率和使用壽命。

2.2 齒輪故障

由于分選機(jī)構(gòu)主要通過電動機(jī)、減速器、三角帶傳動等部件的相互配合進(jìn)行驅(qū)動運(yùn)轉(zhuǎn)，其最高轉(zhuǎn)速達(dá)到了0.8 m/s左右，而電動機(jī)則采用了全壓直接啟動，啟動時的瞬間轉(zhuǎn)矩達(dá)到了電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的2倍，由此導(dǎo)致了分選機(jī)構(gòu)中的各部件因受到啟動時較大瞬間力矩作用而受到嚴(yán)重的沖擊作用，齒輪出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，最終使減速器與鏈輪之間出現(xiàn)打齒現(xiàn)象。同時，由于所需分選的煤量逐漸增加，而分選機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變，分選機(jī)的處理量也相對固定，致使分選機(jī)構(gòu)因過載作業(yè)而使其內(nèi)部的三角帶、刮板等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)磨損嚴(yán)重或作業(yè)溫度較高等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響著分選機(jī)構(gòu)的正常生產(chǎn)及作業(yè)安全性。

2.3 滑道故障

滑道作為分選機(jī)構(gòu)中的重要部件，其作用主要是為了保證鏈條具有一個相對固定的運(yùn)動軌跡，主要通過14 mm厚的鋼板進(jìn)行焊接，并固定于槽體上，而與支架通過螺栓進(jìn)行連接。由于鏈條在運(yùn)動過程中，與滑道之間會產(chǎn)生較大的摩擦現(xiàn)象，致使滑道產(chǎn)生了嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，鏈條在未按照軌跡運(yùn)行基礎(chǔ)上，其工作負(fù)荷也逐漸增大，嚴(yán)重時會導(dǎo)致鏈條出現(xiàn)斷鏈故障現(xiàn)象，其使用壽命也將大大減少。同時，鏈條及刮板由于長時間浸泡在懸浮液中，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重磨損時，則極容易發(fā)生斷鏈故障。因此，為保證分選機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行及較長的使用壽命，需及時對出現(xiàn)故障的滑道及鏈條進(jìn)行維修更換。

3 分選機(jī)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計

結(jié)合前文對分選機(jī)構(gòu)作業(yè)過程產(chǎn)生的相關(guān)故障問題分析，為保證其結(jié)構(gòu)的高效運(yùn)行及滿足選煤廠的使用需求，對分選機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計，主要包括如下幾方面：

1）針對鏈條磨損嚴(yán)重問題，可將現(xiàn)有的鏈條改為套筒圓柱滾子鏈條，節(jié)距降低至78mm，并在外鏈板上增加更多的耐磨性焊點(diǎn)，將機(jī)頭、機(jī)尾改造為與鏈條節(jié)距相匹配的結(jié)構(gòu)尺寸。同時，為降低鏈條的耐磨性能，可將鏈條的材料改為40Cr材料，同時，針對鏈條內(nèi)部的銷軸結(jié)構(gòu)，可調(diào)整其結(jié)構(gòu)尺寸，使其與外鏈板之間形成間隙配合，以方便后期鏈條的拆裝作業(yè)，減小鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的嚴(yán)重磨損速度，延長鏈條的使用壽命。改進(jìn)后的鏈條結(jié)構(gòu)主要由外鏈板、內(nèi)鏈板、短銷軸、軸套、長銷軸等組成，其結(jié)構(gòu)組成圖如圖3所示。

2）針對滑道故障，在對其改進(jìn)設(shè)計過程中，主要是改變滑道的連接方式，可由傳統(tǒng)的焊接形式改為一體式鑄造形式，并在滑道強(qiáng)度薄弱部位增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，以此提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；同時，將滑道的材料改為Mn13Cr2耐磨材料或其他耐磨性更強(qiáng)的材料。另外，滑道與鏈條接觸處的厚度增加至30 mm，并增加滑道的耐磨性，以此來有效解決滑道的故障問題。

圖3 改進(jìn)后鏈條結(jié)構(gòu)組成圖

3）分選機(jī)在運(yùn)行過程中，會有碎石掉入至托架下方。因此，在滑道上方的給料槽上焊接了一個寬度約450 mm的傾斜擋板，可有效將物料的給料點(diǎn)與托架的運(yùn)行軌跡進(jìn)行偏離，避免了物料掉入托架中的可能性。

4）在分選機(jī)運(yùn)行過程中，刮板與底板之間會存在間隙，并隨著設(shè)備的長期運(yùn)行而逐漸變大。針對此故障問題，可在起弧及爬坡階段分別焊接厚度為15 mm和16 mm后的耐磨板，以此降低兩部件之間的間隙，以此減小刮板與底板之間碎石的進(jìn)入量，有效降低分選機(jī)的故障率。

4 優(yōu)化后的分選機(jī)構(gòu)應(yīng)用效果分析

經(jīng)過前文對分選機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計，在完成設(shè)備的改造后，對其進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。實(shí)踐證明，在為期6個月的使用中，改造后的分選機(jī)構(gòu)中鏈條整體磨損程度明顯降低，也未進(jìn)行鏈條的維修更換，使用壽命提高2倍。鏈條的斷鏈、跳鏈、刮板彎曲等現(xiàn)象也明顯降低，煤石的分選效率、煤礦分選質(zhì)量得到顯著提升，刮板與底板之間也未因存在間隙而出現(xiàn)較大程度的出現(xiàn)故障，整個分選機(jī)的作業(yè)效率及故障率明顯降低，設(shè)備使用壽命也明顯增長，每年也為企業(yè)節(jié)約了鏈條維修、滑道維修、刮板維修等費(fèi)用將近40萬元。