皮帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動裝置改造方案應(yīng)用

魯艷青

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司一礦選煤廠，山西陽泉 045000）

0 引言

皮帶運(yùn)輸機(jī)是選煤廠的主要運(yùn)輸設(shè)備，用于原煤、煤泥和各種商品煤等物料的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)載，由驅(qū)動裝置、驅(qū)動滾筒、輸送帶、機(jī)尾滾、改向滾、機(jī)架、托輥、清掃器、拉緊裝置等組成。通過驅(qū)動裝置驅(qū)動，運(yùn)輸機(jī)的輸送帶經(jīng)過驅(qū)動滾筒與機(jī)尾的改向滾筒構(gòu)成無極環(huán)形封閉帶；上下托錕分別用來支承上、下兩股輸送帶；輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)的張力由拉緊裝置保證[1]。運(yùn)輸機(jī)工作時(shí)，物料由上股輸送帶運(yùn)輸，輸送帶在機(jī)頭滾處改變方向時(shí)將物料卸載[2]，也可根據(jù)需要，在運(yùn)輸機(jī)中部由專用卸載裝置將物料在任意點(diǎn)卸載。

本文通過對皮帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行改造，更換了性能好的弗蘭德減速器、永磁渦流耦合器、電動機(jī)、逆止器和高速聯(lián)軸器-永磁渦流耦合器，使皮帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動裝置運(yùn)行工況得到改善，達(dá)到改造的預(yù)期目的。

1 存在問題

某礦選煤廠301#皮帶運(yùn)輸機(jī)是運(yùn)輸由重介淺槽分選機(jī)洗后塊炭的主皮帶機(jī)，該皮帶運(yùn)輸機(jī)帶寬1 200 mm、機(jī)長96.965 m、傾角16°30′、運(yùn)輸量700 t/h，于1986年重介洗選車間建成后投運(yùn)，已運(yùn)行30年，目前存在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)不適應(yīng)以及以下問題。

（1）減速器是ZL100-13-III型漸開線圓柱齒輪減速器，速比28，體積大、笨重，每年開上蓋檢修2次，每次檢修所需工時(shí)多、檢修現(xiàn)場環(huán)境差、起吊困難、檢修難度大。

（2）電動機(jī)是JS-117-6型電動機(jī)，115 kW，電壓380 V，982 r/min，1987年制造，屬高耗能落后淘汰電機(jī)。電動機(jī)啟動電流大，噪音大，運(yùn)行中電機(jī)振動現(xiàn)象嚴(yán)重，驅(qū)動裝置運(yùn)行工況差，每年有多次電機(jī)燒損現(xiàn)象發(fā)生。

（3）高速聯(lián)軸器是彈性柱銷聯(lián)軸器，需按周期對易損件尼龍柱銷進(jìn)行更換。長期運(yùn)行情況下，聯(lián)軸節(jié)上的孔在尼龍銷的磨損下變大，聯(lián)軸節(jié)也需按周期更換。彈性柱銷聯(lián)軸器是剛性聯(lián)軸器，減振、緩沖能力差，兩軸徑向位移不得大于0.25 mm，要求對中精度高，若安裝不到位，電機(jī)易出現(xiàn)振動現(xiàn)象[3]。

（4）減速器低速軸另一側(cè)出軸上安裝GN170型滾柱逆止器，最大力矩2 330 kg·m，檢修周期6個(gè)月，但逆止器內(nèi)的簧片往往不到檢修周期就損壞，起不到逆止作用。皮帶運(yùn)輸機(jī)因某些特殊原因停機(jī)后，由于逆止器不起作用，輸送帶反轉(zhuǎn)，帶上的物料在機(jī)尾下滑、堆積，對現(xiàn)場環(huán)境造成影響，增加了設(shè)備隱患和崗位人員清理衛(wèi)生的工作量。

（5）皮帶運(yùn)輸機(jī)使用?108 mm的上下托輥，托錕承重能力小、磨損快、使用壽命短、更換頻繁，增加了職工勞動量。

2 改造方案

針對以上問題，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定以下改造方案。

（1）該廠更換新破碎機(jī)后，兩臺H3SH11-I型、速比28的費(fèi)蘭德減速器成為高性能“淘汰設(shè)備”，可將ZL100-13-III型、速比28的圓柱齒輪減速器，更換為H3SH11-I型減速器，此種減速器體積小、性能好、使用壽命長，還可充分利用“淘汰設(shè)備”，無需購置新減速器，節(jié)約了購置配件成本。

（2）將JS-117-6型電動機(jī)，115 kW，電壓380 V，982 r/min的高耗能淘汰電機(jī)更換為YB2-315L1-6，110 kW，990 r/min的電機(jī)。

（3）將高速軸上的柱銷聯(lián)軸器更換為JXCL486型永磁渦流耦合器。永磁渦流耦合器主要由4個(gè)部件組成：導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子、永磁盤轉(zhuǎn)子、無鍵聯(lián)軸套、脹緊套。導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子聯(lián)接電動機(jī)，為主動部件；永磁盤轉(zhuǎn)子連接負(fù)載，為從動部件，兩者獨(dú)立，不直接接觸，且無剛性連接件[4]。多極稀土高能磁鋼分布在永磁盤轉(zhuǎn)子平面上，環(huán)形銅圈或環(huán)形鋁圈固定在導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子上，銅圈或鋁圈和磁鋼中間的空隙稱為磁場氣隙，輸出軸轉(zhuǎn)速及扭矩可以通過改變磁場氣隙大小進(jìn)行調(diào)節(jié)[5]。

永磁渦流耦合器具有以下特點(diǎn)。

①可靠性高，永磁渦流耦合器功能的實(shí)現(xiàn)由內(nèi)部機(jī)構(gòu)進(jìn)行，性能穩(wěn)定，對供電電源無要求，無電磁干擾和諧波電流等問題[6]。

②運(yùn)行穩(wěn)定，輸入和輸出軸間無剛性聯(lián)結(jié)，工作扭矩靠氣隙傳遞，無機(jī)械硬連接，可大幅消除振動。在啟動負(fù)載之前，永磁耦合器的驅(qū)動電機(jī)相當(dāng)于空載啟動，不僅降低了電動機(jī)的起動電流和減小對電動機(jī)的沖擊負(fù)荷，同時(shí)也降低了對電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電能，延長電動機(jī)使用壽命；能動態(tài)自動調(diào)整輸出扭矩的大小，起到軟啟動與過載保護(hù)設(shè)備和電動機(jī)的作用，使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定[7]。

③利用無鍵聯(lián)軸套和脹緊套安裝，維修方便。允許有較大的安裝對中誤差，同軸度徑向位移最大允許值5.08 mm，軸向夾角最大允許值0.5°，安裝時(shí)不需要軸精密校準(zhǔn)。

④維護(hù)工作量小、維護(hù)費(fèi)用極低、無軸承、無注油部位、使用壽命長，正常使用情況下，壽命可達(dá)25年[8]，使用成本低于液力耦合器、變頻器、軟啟動器。

⑤對環(huán)境無特殊要求，可在各種惡劣環(huán)境下使用，使用中不產(chǎn)生污染物。通過調(diào)整氣隙，達(dá)到永磁耦合器傳遞所需的扭矩及速度，節(jié)能效率可達(dá)5%～50%。

（4）機(jī)頭驅(qū)動滾筒運(yùn)行多年需更換，且H3SH11-I型減速器不帶逆止器，因此將機(jī)頭滾筒更換為雙出軸滾筒，在滾筒另一側(cè)安裝NYD200型楔塊式逆止器，該逆止器額定逆止力矩38 000 N·m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GN170型滾柱逆止器的力矩，且使用壽命長[9]。

（5）更換上下托輥架，并將上托錕?108 mm×455 mm、下托錕?108 mm×1 400 mm，更換為上托錕?159 mm×455 mm、下托錕?159 mm×1 400 mm，延長托輥使用時(shí)間，減少職工更換托錕的工作量。

3 改造效果

2016年3月，根據(jù)方案內(nèi)容繪制相關(guān)圖紙，訂電動機(jī)、配件；2016年5月大檢修期間對301#皮帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行改造。實(shí)踐證明，改造后減少了皮帶機(jī)故障次數(shù)，設(shè)備運(yùn)行可靠、改造效果好，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）針對皮帶機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，有針對性地開展研究，確定合理方案，解決問題，保證設(shè)備可靠、安全運(yùn)行。

（2）充分利用現(xiàn)有“高性能淘汰設(shè)備”進(jìn)行改造。

（3）使用性能更好，可節(jié)能的永磁渦流耦合器起到了以下作用：一是減小驅(qū)動裝置振動現(xiàn)象，提高電機(jī)、減速器壽命；二是降低啟動電流、運(yùn)行電流，減少設(shè)備堵轉(zhuǎn)；三是電動機(jī)節(jié)能效果好，電動機(jī)故障率降為0；四是減少了電機(jī)噪聲。

對皮帶機(jī)驅(qū)動裝置改造前后的電動機(jī)電流、振動、噪聲等進(jìn)行了檢測和對比，對比結(jié)果如表1所示。

表1 皮帶機(jī)驅(qū)動裝置改造前后對比

由表1可知，電動機(jī)啟動電流下降94 A，下降20.5%；運(yùn)行電流下降20 A，下降18%；隔振、降噪效果好，隔離振動，降噪20 dB。

4 經(jīng)濟(jì)效益及社會效益

（1）經(jīng)濟(jì)效益：一是改造后，電機(jī)燒損率下降為0，減少影響生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間12 h，全年可多生產(chǎn)塊炭2 500 t，可增加經(jīng)濟(jì)效益100萬元；二是充分利用兩臺高性能“淘汰設(shè)備”進(jìn)行改造，節(jié)省減速器購置費(fèi)用50萬元；三是將JS-117-6，115 kW高耗能淘汰電機(jī)更換為YB2-315L1-6，110 kW電機(jī)，每年可節(jié)約電能1.5萬元；四是使用永磁渦流耦合器后節(jié)能效果明顯，節(jié)能18%，每年可節(jié)約電能3萬元。改造后每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益104.5萬元。

（2）社會效益：一是提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、安全性，減少了設(shè)備維護(hù)、維修工作量，減輕了職工的勞動強(qiáng)度；二是隔振、降噪效果好，消除了振動，降低了噪聲。

5 結(jié)束語

301#皮帶機(jī)驅(qū)動裝置改造后，基本消除了電機(jī)振動現(xiàn)象，改善了驅(qū)動裝置的運(yùn)行工況；電動機(jī)損壞率下降為零；減少了設(shè)備故障停機(jī)率；解決了皮帶運(yùn)輸機(jī)停車后逆止器失效問題；提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性和可靠性；延長了設(shè)施使用壽命；降低了設(shè)備維護(hù)成本。因永磁渦流耦合器良好的使用效果，該廠還在240#、55#主皮帶運(yùn)輸機(jī)上推廣運(yùn)用，在其他大功率皮帶機(jī)、刮板機(jī)、破碎機(jī)、泵、鼓風(fēng)機(jī)上也值得推廣使用。