不連溝煤礦主斜井膠帶機改造方案
不連溝煤礦主斜井膠帶機改造方案
趙秉國
(內蒙古蒙泰不連溝煤礦 內蒙古鄂爾多斯 010319)
摘要:隨著不連溝煤礦生產能力的不斷提高,主斜井膠機機作為主要運輸系統(tǒng)一直存在諸多隱患,為了滿足運輸能力,提高安全系數(shù),對主斜井膠帶機進行改造。詳細介紹了改造方案及驗算過程。
關鍵詞:主斜井膠帶機 改造 方案
Buliangou Coal Mine Main Incline Shaft Belt Machine Retrofit Scheme
Zhao Bingguo
Abstract: with the development of buliangou coal production capacity continues to improve, the main inclined shaft of glue machine as the main transportation system has been put in a lot of trouble, in order to meet the transportation capacity, improve the safety factor, the transformation of the main shaft belt conveyor. Detailed introduced the process scheme and checking.
Keywords: main inclined shaft belt conveyor; transformation; scheme
一、概況
不連溝煤礦是華電煤業(yè)首座設計的千萬噸級大型礦井,于2011年6月投產, 2012年4月12日通過了生產能力1500萬噸的核定后,主運系統(tǒng)由于運力增大、負荷增加,曾多次出現(xiàn):主斜井皮帶機壓死、無法重載起車、卸載滾筒斷軸和皮帶下滑等問題,十分嚴重,不僅對設備造成了很大損傷,而且嚴重影響礦井的安全生產。為了提高主運系統(tǒng)安全系數(shù),增加主運系統(tǒng)運輸能力,適應年產1500萬噸及以后增加產量需求,決定對主運系統(tǒng)進行改造。
二、膠帶機主要技術參數(shù)
1.輸送能力:4500t/h 2.帶寬:1600mm 3.帶速:5m/s 輸 4.送長度:2520m 5.驅動功率: 3×1800+2×1800kw 6.提升高度:245m 7.輸送帶:ST5000阻燃鋼絲芯抗縱撕膠帶 8.驅動裝置:采用電機和減速器、變頻器驅動。
三、改造方案
為改善膠帶機重載啟動性能、提高結構件及帶面安全系數(shù)、增加系統(tǒng)運輸能力,需要對膠帶機進行改造。為減少改造工程量輸送帶保持不變、井口房基礎設備基本不變,在距井口1320m三聯(lián)巷處增加2臺中部驅動,具體布置如圖。主斜井膠帶機改造示意圖
改造前后參數(shù)對比如下:
名 稱 |
代號 |
原始參數(shù) |
改造后參數(shù)(3+2) |
單位 |
輸送能力 |
Q |
4000 |
5000 |
t/h |
輸送長度 |
L |
2520 |
2520 |
m |
傾角 |
θ |
5.5 |
5.5 |
度 |
提升高度 |
H |
245 |
245 |
m |
帶寬 |
B |
1600 |
1600 |
mm |
帶速 |
V |
5 |
5 |
m/s |
膠帶 |
|
|||
膠帶安全系數(shù) |
M |
7.11 |
8.77 |
|
圓周力 |
F |
841570 |
1011178 |
N |
軸功率 |
P軸 |
4208 |
5054 |
KW |
電機功率 |
P電 |
5233 |
6286 |
KW |
功率 |
P |
3×1800 |
(3+2)Χ1800 |
KW |
頭部最大張力 |
Smax |
107456 |
820969 |
N |
機尾張緊力 |
T |
50000 |
5000 |
N |
張緊行程 |
L |
12 |
12 |
N |
逆止力 |
SBN |
421111 |
541111 |
N |
傳動滾筒直徑 |
D |
1830 |
1830 |
mm |
傳動比 |
i |
28 |
28 |
|
托輥 |
Ø |
159 |
159 |
mm |
上托輥間距 |
L上 |
1.5 |
1.5 |
m |
下托輥間距 |
L下 |
3 |
3 |
m |
中驅距頭部距離 |
L |
0 |
0 |
m |
輸送機張力分布情況對照表
承載段阻力 |
F滿 |
220155 |
254366 |
N |
回空段阻力 |
F空 |
75067 |
75228 |
N |
傾斜阻力 |
F傾 |
534799 |
668480 |
N |
圓周力 |
F |
841266 |
1011178 |
N |
單個電機圓周力 |
F單 |
280422 |
200000 |
N |
承載段垂度條件 |
S5min |
35536 |
35536 |
N |
回空段垂度條件 |
S4min |
19975 |
19975 |
N |
滿足垂度條件 |
S3min |
213187 |
213187 |
N |
滿足傳動條件 |
S4min |
151268 |
119000 |
N |
輸送機正常運行 |
S3min |
220969 |
220969 |
N |
頭部最大張力 |
Smax |
1074506 |
827675 |
N |
中部最大張力 |
Smax |
0 |
602153 |
N |
中部最小張力 |
Smix |
0 |
402153 |
N |
基本數(shù)據(jù)及主要參數(shù)對照表
輸送物料單位長度質量 |
q |
222.2 |
277.8 |
Kg/m |
輸送帶單位長度質量 |
q皮 |
108.6 |
108.6 |
Kg/m |
上托輥轉動部分質量 |
q上 |
25.68 |
25.68 |
Kg/m |
下托輥轉動部分質量 |
q下 |
12 |
12 |
Kg/m |
附加阻力系數(shù) |
C |
1.05 |
1.05 |
|
運行阻力系數(shù) |
f |
0.025 |
0.025 |
|
傳動滾筒與輸送帶之間摩擦系數(shù) |
μ |
0.3 |
0.3 |
|
動載荷系數(shù) |
ka |
1.08 |
1.08 |
|
功率備用系數(shù) |
kd |
1.1 |
1.1 |
|
傳動效率 |
η |
0.95 |
0.95 |
|
電壓降系數(shù) |
ξd |
0.95 |
0.95 |
|
多機功率不平衡系數(shù) |
ξ |
0.98 |
0.98 |
|
四、計算過程
1.滿足傳動條件張力計算
當采用的傳動裝置相同時,5個驅動滾筒傳遞力相等,傳動滾筒圍包角相等θ=2100,膠帶與滾筒之間摩擦系數(shù)μ=0.3,牽引系數(shù)K=eμθ=3.0,所有驅動單元相同且采用變頻啟動,所以有:
F單=FⅡ=FⅣ=FU/5=202236N,如果滿足Ⅳ號滾筒不打滑:
SⅡ=SⅣ≥KA FⅣ/( eμθ-1)=111229N,KA=1.1
2. 滿足垂度要求
承載分支最小張力點允許的最小張力:
SZmin≥a0(q皮+ q)g/8Χ(h/a)max=35536N
(h/a)max—兩組托輥間允許的膠帶垂度0.02,a0—上托輥組間距,a0=1.5米
空載段允許最小張力:
Skmin≥au q皮g/8Χ(h/a)max=19975N ,au—下托輥組間距,au=3米
3. 輸送機正常運行時張力
因為是機尾張緊,需要同時滿足驅奔離點不打滑和機尾皮帶垂度條件,頭部驅動滾筒奔離點張力SⅡ= SⅣ=F拉+F滑-FHU,
其中:SⅡ—機頭驅動滾筒奔離點張力;SⅣ—中間驅動奔離點張力;F拉—機尾單邊拉力;F滑—皮帶松邊在傾斜方向的分力;
FHU—皮帶松邊運行阻力,包括皮帶運行阻力和底托輥運行阻力。
FHU=Lfg (q皮cosα+q下)=74219N;F滑=Lgq皮 sinα=259651N
SⅡ= SⅣ=F拉+F滑-FHU=220969N
4.中驅位置計算
在上皮帶L長時皮帶的張力:FL =CfgL【(q皮+ q)Χcosα+ q上】+gL(q皮+ q)sinα,當Q=5000t/h時,F(xiàn)L=473.3L
各式意義: C: 附加阻力系數(shù) 1.05;fgL(q皮+ q)Χcosα表示物料和帶面運行阻力;fgLq上表示托輥運行阻力;gL(q皮+ q)sinα表示物料和皮帶的傾斜阻力;
按驅動理論計算出總的圓周驅動力FU=1011178N,頭部最大張力
FⅠ= SⅡ+3FU/5=220969+606706=827675N
FL =473.3L,F(xiàn)Ⅰ= FL+ SⅣ SⅡ=SⅣ
FL=473.3L=606706, L=1281米,頭部驅動滾筒距中間驅動滾筒奔離點的距離。
頭部各個驅動滾筒及中間驅動滾筒受力情況:
FⅡ= SⅡ+ FU/5=220969+202235=423204N,F(xiàn)Ⅰ=423204+2FU/5=827675N;
中間驅動滾筒受力情況:
FⅣ=SⅣ+FU/5=220969+202235=423204N,F(xiàn)Ⅲ=FⅣ+ FU/5=423204+202235=625439N
5.當中間驅動距機頭距離L=760米時,各個滾筒受力情況,同時滿足機頭驅奔離點不打滑和機尾皮帶垂度條件
FⅡ= SⅡ+ FU/5=220969+202235=423204N,F(xiàn)Ⅰ=423204+2FU/5=827675N;
FL = 473.3L,L=760米時,F(xiàn)L =359708N
FⅠ= FL+ SⅣ SⅣ=467967N FⅣ= SⅣ+ FU/5=467967+202235=670202N
FⅢ= FⅣ+ FU/5=670202+202235=872437N
6.當中間驅動距機頭1320米時,滿足機尾張緊、機頭及中驅不打滑各個滾筒受力
FⅡ= SⅡ+ FU/5=220969+202235=423204N,F(xiàn)Ⅰ=423204+2FU/5=827675N;
FL = 473.3L=624756N
FⅠ= FL+ SⅣ SⅣ=202919N滿足驅動條件FⅣ= SⅣ+ FU/5=202919+202235=405154N,
FⅢ= FⅣ+ FU/5=405154+202235=607389N
7.滿足中部驅動滾筒不打滑驅動條件、5個驅動滾筒功率平衡中驅距頭部最大距離
FⅠ=473.3L+ SⅣ SⅣ=111229N L=1513m
8.當中間驅動距機頭2000米時
當中間驅動位大于滿足中部驅動滾筒不打滑驅動條件、各個驅動滾筒功率平衡,5驅動布置、中驅距頭部最大距離1513米,向皮帶尾方向時,根據(jù)FⅠ= FL+ SⅣ,SⅣ=FⅠ-FL= SⅡ+3FU/5-FL,因為2000米>1513米,所以FL ﹥3FU/5,中驅Ⅳ滾筒奔離張力SⅣ的范圍是KA FⅣ/( eμθ-1)≤SⅣ≤SⅡ,
按各個滾筒傳遞力相等,以滿足Ⅳ滾筒摩擦傳動為條件計算各個滾筒受力:
FL = 473.3L=946600N FⅠ=473.3L+ SⅣ SⅣ≥KA FⅣ/( eμθ-1)=111229N FⅠ=1057829N
FⅠ= SⅡ+3FU/5 SⅡ= F拉+F滑-FHU=220969 FⅠ- SⅡ=836860N,
機頭每個滾筒傳遞力F單=278953N,
中部驅動傳遞力F中=1011178-836860=174318N
FⅣ= SⅣ+F中=285547N
9.逆止力計算
逆止器滾筒傳遞最大摩擦力S=SⅣeμθ=662907N, K=eμθ=3.0
經(jīng)計算靜逆止力SBN=541111N,傾斜力F傾=668480N,頭部最大拉力FⅠ=423204+2FU/5=827675N;逆止力按1.5倍計算,所需逆止力分別為81166N,1002720N,1241512N。
五、設備增設情況
需要增加的設備有:3件機架、2件驅動滾筒、2件導向滾筒、2臺H3SH7A減速器、2臺1800KW變頻電動機、2臺額定電流260A變頻器、2臺額定容量 3000KVA變壓器、1臺逆止器、1臺PLC同步柜、2800米礦用電纜、3臺高壓柜等。
該方案需投資約2500萬元,設備采購周期約為4-6個月,硐室、基礎施工工期為40天,皮帶機機架安裝、皮帶對接工期約10-15天(停產施工)。
六、方案特點
主井皮帶機改造后輸送能力達到5000 t/h,皮帶安全系數(shù)由目前7.11提高到8.79;頭部最大張力由107.4噸降低到83.9噸;卸載滾筒合力下降約47噸;主井皮帶機運行工況明顯改善。平均4500t/h負荷下能重載啟動。
系統(tǒng)煤量不均衡問題及矸石損傷帶面問題得到解決,系統(tǒng)平均運輸能力達到4000t/h,礦井具備年產1500萬噸及以上生產能力要求。