大功率长距离胶带机的选型

1、大功率长距离胶带机的选型苏接明(北京天地华泰采矿工程技术有限公司准格尔事业部,内蒙古准格尔010300摘要根据宁夏韦州矿区韦一煤矿的实际情况,通过多种方案比较对韦一煤矿主井胶带机提升系统驱动方式及启动方式的选型进行阐述,提出了一般大功率长距离胶带机的选型方法。关键词大功率;长距离;胶带机;选型中图分类号T D52811文献标识码B 文章编号100626225(20090320083202L ectotype of L ong 2d ist ance Belt Conveyor w ith Large Power收稿日期2009-01-07作者简介苏接明(1968-,男,安徽宿松人,高级工程师,

2、从事煤矿机电及项目管理工作。1驱动方式选择韦一煤矿位于宁夏韦州矿区东北部,该矿设计生产能力900kt/a 。韦一煤矿主斜井井筒倾角1615°,斜长2280m ,提升高度达6571581m ,设计用带式输送机提升煤炭,用架空乘人装置(俗称猴车提升人员。计算结果表明,如果采用头部驱动方案,带强高达6300N /mm ,已无法满足胶带在托辊上的成槽性要求,为此,设计2种方案进行比较。方案1:头部驱动加中间驱动选用1台带宽1000mm 钢丝绳芯带式输送机,运量Q =500t/h,带速V =3115m /s,机长L =231513m ,提升高度H =6571581m ,带式输送机倾角=1615

3、°,胶带型号为ST/S 3500(阻燃,驱动形式采用头部单传动滚筒单电机驱动+中部单传动滚筒单电机驱动,功率配比为n 1:n 2=11,电机功率N =2×1000k W 。方案2:2台带式输送机搭接选用2台带宽1000mm 钢丝绳芯带式输送机,运量Q =500t/h,带速V =3115m /s,机长L =1165m ,提升高度H =32818m ,带式输送机倾角=1615°,胶带型号为ST/S 2500(阻燃,采用头部单传动滚筒单电机驱动,电机功率N =1000k W 。上述2个方案的共同点是驱动装置比较分散,都在井筒中部布置1套驱动装置,并且在井筒中部驱动装置处

4、与副斜井设专用联络巷,以方便中部驱动处的设备安装及日常维护。方案2带强低于方案1,但搭接硐室的平面尺寸及搭接高度均大于方案1,方案2中2部胶带机如采用立交布置,猴车需布置2部,则人员下井时间难以在1h 内完成;如采用同层转载搭接,井筒内猴车则不能布置驱动装置和盘式制动器,驱动装置和盘式制动器只能布置在猴车的对应一侧,搭接方式比方案1复杂,搭接所需空间也比方案1大。方案1所用滚筒、逆止器、盘式制动器、拉紧装置等部件的数量要少于方案2,故方案1设备维护费及备品备件数量要低于方案2。从连续运输的角度看,采用中部驱动的本质仍是1部带式输送机,中部搭接处不易产生积料现象;采用2部带式输送机搭接,停机时间

5、衔接上易使搭接处产生积料现象,尤其是在采用同层转载搭接的方式下,由于搭接空间所限,出现的积料会对第2部输送机传动滚筒的安全运行构成威胁。利用中部驱动,在同等带强的情况下,带式输送机的长度可以延长或在相同机长的情况下可有效降低带强。例如,澳大利亚ACE 公司为神华集团神东公司榆家梁煤矿、补连塔煤矿提供的6000m 长的巷道带式输送机头部采用3×375k W 驱动,中部采用3×375k W 驱动;衡阳起重运输机械有限公司为河南驻马店豫龙水泥厂设计的运输石灰石带式输送机,单机长度8139m ,带宽1200mm ,头部中部均采用3×560k W 驱动;同煤集团同忻煤矿主斜

6、井采用6×1600k W 多点驱动的大型带式输送机。因此,从保证设计猴车的运人时间、减少搭接硐室的大小、保证带式输送机系统的安全运行等角度综合分析,选用方案1比较合理。2启动方式选择带式输送机一般采用软启动技术,目前采用的软启动方式分为3大类:机械软启动,如液力偶合器、液体黏性软启动等;机电软启动,如可变速直38第14卷第3期(总第88期2009年6月煤矿开采Coal m ining Technol ogy Vo1114No 13(Series No 188June 2009流起动、绕线转子电机驱动、CST 等;电控软启动,如可控硅软启动、变频器、PSI 系列固态降压软启动等。而主要

7、软启动方式有调速型液力偶合器软启动、液体黏性软启动、CST 软启动、可控硅软启动、变频软启动等。变频软启动主要用于中小功率条件下的启动方式,在这不予论述。211调速型液力偶合器软启动调速型液力偶合器是通过工作液传递能量的,泵轮通过输入轴与电机相连,蜗轮通过输出轴与减速器相连。工作时,在偶合器工作腔中充满工作液,当输入轴带动泵轮旋转时,进入工作腔的工作液在叶片的带动下,由于离心力的作用沿泵轮的内侧流向外缘,形成高压高速环流冲击蜗轮,使蜗轮随泵轮同向转动。工作液在蜗轮中由外缘流向内侧的过程中减压减速,转换成机械能,通过输出轴输出,带动减速器工作。周而复始,实现从电机到减速器的能量传递。212液体黏

8、性软启动液体黏性软启动系统是利用液体的黏性即油膜剪切力来传递扭矩的,其结构如图1所示,其结构主体由主、从动轴,主、从动摩擦片,控制油缸、弹簧、壳体及密封件等组成。当主动轴带动主动摩擦片旋转时,通过摩擦片之间的黏性流体形成油膜带动从动摩擦片旋转,当改变控制油缸中的油压大小来调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度,可以改变从动摩擦片输出的转速和扭矩的大小,从而实现带式输送机各项驱动要求和可控软启动功能 。1输入轴;2壳体;3控制油缸动摩擦片;4弹簧;5主动摩擦片;6从动摩擦片;7输出轴图1液体黏性软启动系统机械结构213CST 软启动CST 软启动系统是由美国道奇公司研制开发的一种专为大型带式输送机配套

9、的带有电液反馈控制及齿轮减速器、在低速轴端装有线性、湿式离合器的新型机电一体化软启动系统。该装置通过比例阀及控制系统,实现软启动与功率平衡,是集减速、离合、调速于一体的传动装置。主要由机械传动系统、电气控制系统、风冷热交换器、油泵系统及冷却控制系统等5部分组成。在传动稳定阶段CST 与液力偶合器不同,CST 的反应盘像液压制动器一样安全锁住,不会产生滑差,没有效率损失。CST 是惟一能保证在紧急停车或突然断电时提供可控停车的驱动系统。电-液控制系统是CST 系统的“大脑”,它对整个硬件系统提供完整的控制。主要包括电控器、液压控制器、数字测速器等;通过固态数字逻辑电路提供准确的加速度控制,整个工

10、作过程通过计算机工作站编程控制及屏幕显示。采用CST 软启动系统,用户可根据实际需要,通过控制器设置所需要的加速度曲线和启动时间。在收到启动信号后,电机空载启动,达到额定速度后,液压系统开始增加离合器反应系统的压力。当反应盘相互作用时,其输出扭矩与液压系统的压力成正比。设在输出轴上的速度传感器检测出转速并反馈给控制系统,该速度信号与控制系统设置的加速度曲线比较,其差值将用于调整反应盘的压力,从而确保稳定的加速度曲线的斜率。一部带式输送机的驱动系统可由1台电机和1台CST 装置组成,也可以由多台电机和多台CST 装置组成。当驱动电机达到满转速时,控制系统逐渐增加到每台CST 离合器上的液压压力,

11、启动带式输送机并逐渐加速到满速度,使得带式输送机在达到满速度之前有一个缓慢的预拉伸过程。加速阶段的持续时间可在10160s 之间进行调整。当一驱动系统中有多台CST 装置时,控制系统可以确保每台驱动电机分担相同的负载,合理地分配载荷可以有效地延长整个驱动系统各部件的寿命。系统中载荷的分配是通过控制系统控制每台CST 离合器的压力,允许1台或几台CST 的离合器保持少量打滑来实现的。输送带正常运行时,根据系统中负载的分布要求,每台CST 装置的离合器或保持少量打滑状态或保持最大压力(无打滑以输出所要求的扭矩。但系统中任何负载的增加都将引起离合器的打滑,这种情况被称为“软锁定”。当离合器被软锁定时

12、,任何瞬间的过载或冲击载荷都将引起离合器的打滑。驱动系统的所有部件,都将在冲击或过载时受到保护。214可控硅软启动可控硅软启动系统是通过控制可控硅的相位角来实现对启动电压的控制,从而实现降压启动。可控硅软启动系统的电压控制范围更广,一般在20%100%U e 之间,使启动电流由原来高出正常(下转7页48总第88期煤矿开采2009年第3期源量为5565×106m3/a(CH434%,折算CH418 21×106m3/a。目前,煤层气利用供大于求,预测年排放气量10×106m3。311煤层气发电目前国内济南柴油机厂、胜利石油管理局动力机械厂研制生产的燃气发电机组已经在

13、山西、淮南等煤矿区投入使用,运行效果良好,其特点为:建设周期短,建设1座20000k W的电站,建站周期一般为46个月;电站规模可选范围宽,可根据不同煤层气浓度抽放量配置电站设备及规模;国家对煤层气综合利用有相关优惠政策;可以实现双回路供电(自供电发电过网、发电上网等多种方式利用;对气源质量、压力要求简单,不需要加大容量的储气装置,运行成本低。312煤层气销售根据阜新市玻璃厂改扩建后对燃热值不低于201934MJ/g的要求,五龙、刘家区煤层气混总后完全可以达到用户的热值要求,但由于用气的不稳定性,应建立相应的储气装置。4开发规模与服务年限411煤层气开发规模在分析阜新矿区所属煤矿煤层气抽放、地

14、面钻井开采、煤层气赋存条件及煤层气赋存资源量的基础上,确定开发规模为40×106m3/a,其中,矿井抽放量22×106m3/a,地面钻井煤层气开采量18×106m3/a。412服务年限根据煤田煤层气可采资源量的计算,并结合各矿井的服务年限,确定煤层气开发工程服务年限见表7。工程总的煤层气可抽放量为1177×109m3,平均服务年限为3615a。同时煤矿井下煤层气开采要与矿井开采同时进行,抽放的服务年限不会少于矿井服务年限。表7煤层气可抽放量和服务年限矿井名称煤层气资源量/108m3可抽放量/108m3规划抽放量/104(m3a-1服务年限/a 五龙矿14

15、112906141238718172224160海州立井410602291121806952423124地面钻井40180030031297590(15a224614170819425253035130总计581959590171696877477636100另外,考虑到刘家区为未开采区,除地面进行钻井开采15a后,将会变成井上井下同时开采。因此,将刘家区地面钻井抽放确定3515a后,剩余的量转为井下采空区抽放,服务年限为1415a。在个别矿井产量枯竭停产报废以后,还可以在该井田地面钻井进行采空区煤层气的抽放,确定该项工程服务年限为30a。5结束语煤层气开采是一项新兴的能源工业,开发和利用这一

16、能源是一项利国利民的好事,既可以减少煤层气对大气的污染,保护地球环境,又可以提高矿井生产的安全性,对企业对社会都具有极深远的意义。责任编辑:王兴库(上接84页运行的610倍降到23倍,因此,其启动性能优越于传统意义上的降压启动。可控硅主回路是采用3对反并联、利用全数字技术实现对电机启动电压、电流的控制,从而实现带式输送机软启动。通过上面的介绍分析可知,采用调速型液力偶合器和液体黏性软启动系统,可以实现输送机的功率平衡及低速验带,在普通用户中使用比较广泛,但因其体积较大及一定的功率损失的缺点在煤矿井下使用受到一定的限制;CST软启动系统是专为煤矿高带速、大运量、长运距的带式输送机而设计的,它集机械、电气、液压、微电子于一体,是煤矿用户的理想选择,但前期投资较大。可控硅软启动系统是今后软启动发展的方向,随着科学技术的不断发展,其性能将更加稳定,是传统软启动的替代产品。3结论根据韦一煤矿的实际情况,结合驱动方式的比较及各类软启动的特点,采用头部驱动加中间驱动方