谈对赵家梁煤矿主斜井胶带输送机设计浅析

1谈对赵家梁煤矿主斜井胶带输送机设计的认识赵家梁五二矿董保民参照西安设计院对恒源煤电公司赵家梁煤矿主斜井胶带输送机、西翼大巷胶带输送机的设计，技术参数。本人有不成熟的浅认识，供公司领导、专家及设计院的老师、机电专家批评指正。本文技术数据与计算公式由设计说明书提供。一、西安设计院提供的技术数据：主斜井胶带输送机：带宽1000mm；带速3.15m/s电动机功率450KW；长度Lh=1419.627m；主斜井井筒倾角13°28′24″，斜长124m；水平长度1295.627m;峰值运量750t，采用10KV电动机全压+液粘软启动方式，单电机单滚筒驱动。求带速公式=Q/3.6SK式中：：带速m/s米/秒Q：输送机最大峰值运量，Q取750t/hS:输送带上物料的最大截面积（按动堆角=200计）S=0.1127m2:物料堆积松散密度取900Kｇ／ｍ３．Ｋ：输送机随角度倾斜折减系数取０.９１.将各数据代人公式计算得出＝２.２６ｍ／ｓ即可满足７５０ｔ／ｈ要求。设计院把带速按＝3.15ｍ/s取值，（以上数据以设计院数据为准），2二、个人不成熟的浅认识：（1）带速取值偏高，按＝2.5m/s取值比较合适，（2）应采用双电机双滚筒驱动提高输送机的重载启动能力，（3）应采用变频软启动提高软启动性能，可节约电能。三、提出个人认识的理论根据：（１）胶带输送机输送能力计算：a、胶带输送机的输送能力＝2.5m/s-(计算数据)2.26m/s＝0.24m/s带速为2.5m/s运量:Ｑ＝750＋0.24m/s×3600×0.1127m3×900kg／m３×0.91＝750＋79＝829ｔ即;主斜井胶带输送机带速为2.5m/s的运量为829t/hb、采煤机的生产能力采煤机生产能力Q=60HBVq式中：Q：采煤机每小时的生产能力。H：平均采高。B:滚筒有效截深。Vq：采煤机平均牵引速度：煤的比重。设计院在设计说明书开机率按70%，根据国际产煤国家的统计数据和本人实际工作经验,综采设备的开机率在350%左右，每个生产班可正常开机为8×50%=4小时。考虑到工作面产量不均衡性，采煤机最大割煤速度：根据截齿最大切削厚度hmax决定牵引速度ν2最大切削厚度hmax在月牙形的中部为：hmax=）（cmn*m100v﹙截齿伸出齿座长度90毫米×70%﹚式中ν：采煤机牵引速度；m：一条截线上的截齿数；n：滚筒转速r/min。由上式可知当m、n确定后，hmax与牵引速度ν成正比，速度越高，最大切削厚度越大。当最大切削厚度hmax大于截齿伸出齿座的长度，则齿座也参与截割，截割功率和阻力会急剧增加，齿座也会受到磨损。为了避免发生这种情况，要求截齿的最大切削厚度小于截齿在齿座上伸出长度的80%，因此，合理的采煤机最大牵引速度ν2为：最大切割厚度不得大于截齿伸出齿座的长度，然后乘以滚筒转速。滚筒转速：根据滚筒直径而定，直径1.8-2.0m的滚筒转速一般在30-40/min，滚筒转速太低，牵引速度高容易出现堵塞﹙堵转﹚现象，滚筒转速太快，装煤效果不好。赵家梁煤矿综采工作面采煤机选型，采煤机滚筒直径为1.6m,转速为40/min。综合上述原因，采煤机最大牵引速度等于截齿有效截割厚度（90mm截齿长度）乘以滚筒转速40/min等于采煤机牵引速度3.6m/min.。即：采煤机最大牵引速度为3.6m/min,可生产原煤，4将数据代人公式：采煤机最大生产能力为Q=60×2.52×0.8×3.6m/min×1.31=570t输送机的运输能力大于采煤机的生产能力：829t/h-570t/h=259t/n由此可见选用带速为2.5m/s胶带输送机每小时的输送能力，矿井正常生产是有保证的，并且留有259t的富余量运输掘进煤。C、矿井生产能力设计说明书全年按330天生产，保守计算组织生产每天按两个生产班，一个检修班。每个生产班开正常机4个小时割4.4个循环，每班按4个循环生产原煤570×4=2280t,每天两个生产班可生产原煤2280×2=4560t,每年按330天生产，可生产原煤4560×330=150.48万吨。以上数据掘进煤没有计算在内。由此可见主斜井胶带输送机选用2.5m/s的带速完全可以满足矿井的设计生产要求。（２）从设备使用寿命考虑：众所周知：输送机的胶带、托辊轴承、滚筒包胶的使用寿命与带速的快慢有直接的关系。３.15－２.5＝０.６５m/s即每秒多运行０.６５米，即：输送机的胶带每小时在完成输送矿井设计产量后，还要多运行0.65m/s×3600秒＝２３４０米。带速2.5m/s,5每小时正常运行运转2.5m/s×3600=9000m带速3.15与2.5的比值：3.15×3600-9000/9000=2340/9000=1/3.84；也就是说胶带、托辊轴承、主滚筒包胶使用寿命缩短1/3.84。赵家梁煤矿的设计开采寿命为40年，在这40年的开采寿命之内胶带输送机要减少使用寿命40×1/3.84=10.4年，胶带、托辊、滚筒包胶使用寿命一般为3年，需要多更换胶带、托辊、滚筒包胶3次。其造价应该是钢丝胶带价格（每米价格）500×2800=140万左右，托辊价格20万元，多更换3次需要资金为160×3=480万元。把井下各主运输大巷胶带输送机同时计算，可节约资金1440万之多。（3）耗费电能计算：根据设计院设计说明书提供驱动力FU=93822.01N利用下式代人计算出电机的功率：nFKPUM1000式中：MP—电机功率，kW；N—电机台数，n=1；K—考虑到传动效率、电压降、功率不平衡系数，K=1.4。计算得电机功率为MP=414kW，考虑富余系数。选用450KW电动机。以上面是设计院采用带速3.15m/s选用的电动机功率。在实际生产过程中由于各种原因会造成胶带输送机在满载时突然停机，再次启动时即使有足够的驱动力，滚筒与胶带之间没有足够的摩擦力，时常造成打滑现象而胶带输送机6不能正常工作。为此选用两台电动机两个滚筒驱动增加滚筒摩擦力，在同等电动机功率同等驱动力的情况下提高胶带输送机的带载能力，特别是为了提高胶带输送机的重载启动能力。利用同一公式：将带速降为2.5m/s，电动机功率为电动机功率PM=K.93822×2.5/1000×2=164KW每台电动机功率为164KW：两台电动机功率328KW.考虑富余系数选用200KW×2台电动机。这样采用带速2.5m/s,计算结果要比带速3.15n/s减少50KW功率。设计院同意主井胶带输送机双机双驱驱动电动机功率设计为2×250KW，同样是双驱动，2.5m/s的带速要比3.15m/s带速，电机功率可由500KW降低400KW。减少100KW主斜井胶带输送机除了保证综采工作面的产量，还要保证综掘进煤的运输，每天按20个小时工作，4个小时检修。，一个KW/h即1度电，一年按330天生产，可节约100×20×330=660000度电能。每度电按0.8元计算，每年可节约电费660000×0.8=52.8万元。在矿井设计寿命40年内可节约电费2112万元。（4）在增加更换胶带，托辊、滚筒包胶频次的同时，工时费，影响的原煤产量同样是可观的经济数据，更换胶带、托辊、主辅滚筒至少需要5天时间，影响原煤产量4560t×5=22800t每吨原煤按450元计算折合为22800×450=1026万7元。更换3次胶带将损失1026×3=3078万元。间接经济效益虽然不是直接付出资金，但它是客观存在的。五、结论：在保证矿井生产能力有提高的前提下，（1）带速由3.15m/s降低到2.5m/s；（2）选用双电动机双滚筒驱动；（3）电动机功率由2*250KW减小到400KW，采用变频调速技术。少更换3次胶带托辊，可为恒源公司创直接效益（节约电费+配件费）3552万元。间接效益（影响原煤产量×吨煤单价）3078万元。共6630万元。