槽皮带输送机就采用了液粘差速或变频调速装置,运输能力达3000 t/h以上,它的机尾与新型转载机(如美国久益公司生产的S500E)配套,可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。
3.3.3国内皮带输送机技术的现状
国生产制造的皮带输送机的品种、类型较多。在“八五”期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,皮带输送机的技术水平有了很大提高,煤矿井下用大功率、长距离皮带输送机的关键技术研究和新产吕开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离皮带输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩皮带输送机等均填补了国内空白,并对皮带输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发,研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置,驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。
3.3.4国内外皮带输送机技术的差距
1.大型皮带输送机的关键核心技术上的差距 1)皮带输送机动态分析与监测技术
长距离、大功率皮带输送机的技术关键是动态设计与监测,它是制约大型皮带输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究皮带输送机并制订计算方法和设计规范,设计中对输送带使用了很高的安全系统(一般取n=10左右),与实际情况相差很远。实际上输送带是粘弹性体,长距离带式输送机其输送带对驱动装置的起、制动力的动态响应是一个非常复杂的过程,而不能简单地用刚体力学来解释和计算。已开发了带式输送机动态设计方法和应用软件,在大型输送机上对输送机的动张力进行动态分析与动态监测,降低输送带的安全系统,大大延长使用寿命,确保了输送机运行的可靠性,从而使大型带式输送机的设计达到了最高水平(输送带安全系数n=5~6),并使输送机的设备成本尤其是输送带成本大为降低。
2)可靠的可控软起动技术与功率均衡技术
长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动,必须采用软起动方式来降低输送机制动张力,特别是多电机驱动时。为了减少对电网的冲击,软起动时应有分时慢速起动;还要控制输送机起动加速度0.3~0.1 m/s2,解决承载带与驱动带的带速同步问题及输送带涌浪现象,减少对元部件的冲击。由于制造误差及电机特性误差,各驱动点的功率会出现不均衡,一旦某个电机功率过大将会引起烧电机事故,因此,各电机之间的功率平衡应加以控制,并提高平衡精度。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡,解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外
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相比还有一定差距。此外,长距离大功率带式输送机除了要求一个运煤带速外,还需要一个验带的带速,调速型液力偶合器虽然实现软启动与功率平衡,但还需研制适合长距离的无级液力调速装置。当单机功率>500 kW时,可控CST软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成(即粘性传动)。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡,其调节精度可达98% 以上。但价格昂贵,急需国产化。 2.技术性能上差距
我国带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要,尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键元部件及其功能如自移机尾、高效储带与张紧装置等与国外有着很大差距。 1)装机功率
我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为4×250 kW,国外产品可达4×970 kW,国产带式输送机的装机功率约为国外产品的30%~40%,固定带式输送机的装机功率相差更大。 2)运输能力
我国带式输送机最大运量为3000 t/h,国外已达5500 t/h。 3)最大输送带宽度
我国带式输送机为1400 mm,国外最大为1830 mm。 4)带速
由于受托辊转速的限制,我国带式输送机带速为4m/s,国外为5m/s以上。 5)工作面顺槽运输长度
我国为3000 m,国外为7300m。 6)自移机尾
随着高产高效工作面的不断出现,要求顺槽可伸缩带式输送机机尾随着工作面的快速推进而快速自移。国内自移机尾主要依赖进口,主要有2种:(a)随转载机一起移动的由英国LONGWALL公司生产的自移机尾装置。(b)德国DBT公司生产的自移机尾装置。前者只有一个推进油缸,后者则有2个推进油缸。LONGWALL公司生产的自称机尾用于在国内带宽1.2 m的输送机上,缺点是自移机尾输送带的跑偏量太小,纠偏能力弱,刚性差。德国生产的自移机尾在国内使用效果优于前者,水平、垂直2个方向均有调偏油缸,纠偏能力强。因此,前者还需完善,后者则需研制。但对自移机尾的要求是共同的,既要满足输送机正常工作时防滑的要求,又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。 7)高效储带与张紧装置
我国采用封闭式储带结构和绞车红紧为主,张紧小车易脱轨,输送带易跑偏,输送带伸缩时,托辊小车不自移,需人工推移,检修麻烦。国外采用结构先进的
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开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备,托辊小车能自动随输送带伸缩到位。输送带有易跑偏,不会出现脱轨现象。 8)输送机品种
机型品种少,功能单一,使用范围受限,不能充分发挥其效能,如拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用;另外,我国煤矿的地质条件差异很大,在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求,如弯曲、大倾角(>+25°)直至垂直提升等,应开发特殊型专用机种带式输送机。 3.可靠性、寿命上的差距 1)输送带抗拉强度
我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为2500 N/mm,国外为3150 N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为4000 N/mm,国外为7000 N/mm。 2)输送带接头强度
我国输送带接头强度为母带的50%~65%,国外达母带的70%~75%。 3)托辊寿命
我国现有的托辊技术与国外比较,寿命短、速度低、阻力大,而美国等使用的新型注油托辊,其运行阻力小,轴承采用稀油润滑,大大地提高了托辊的使用寿命,并可作为高速托辊应用于带式输送机上,使用面广,经济效益显著。我国输送机托辊寿命为2万h,国外托辊寿命5~9万h,国产托辊寿命仅为国外产品的30%~40%。 4)输送机减速器寿命
我国输送机减速器寿命2万h,国外减速器寿命7万h。 5)带式输送机上下运行时可靠性差 4.控制系统上差距 1)驱动方式
我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器,国外传动方式多样,如BOSS系统、CST可控传动系统等,控制精度较高。 2)监控装置
国外输送机已采用高档可编程序控制器PLC,开发了先进的程序软伯与综合电源继电器控制技术以及数据采信、处理、存储、传输、故障诊断与查询等完整自动监控系统。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。虽然能与可控启(制)支装置配合使用,达到可控启(制)动、带速同步、功率平衡等功能,但没有自动临近装置,没有故障诊断与查询等。 3)输送机保护装置
国外带式输送机除安装防止输送带跑偏、打滑、撕裂、过满堵塞、自动洒水
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降尘等保护装置外,近年又开发了很多新型监测装置:传动滚筒、变向滚筒及托辊组的温度监测系统;烟雾报警及自动消防灭火装置;纤维织输送带纵撕裂及接头监测系统;防爆电子输送带秤自动计量系统。这些新型保护系统我国基本处于空白。而我国现有的打滑、堆煤、溜煤眼满仓保护,防跑偏、超温洒水,烟雾报警装置的可靠性、灵敏性、寿命都较低。
3.3.5矿用带式输送机8种机型的现状介绍
1.固定高强度带式输送机
这是目前用量最多的一种机型,主要用于水平或倾角小于18度的场合。国内现在钢绳芯带最高用到ST4000,整芯带用到PVG3150S,高强度机械接头要靠进口,为了降低胶带强度,减小驱动装置尺寸,国内外输送机通常采用中间直线摩擦驱动和中间卸载式的驱动,并采用软启动技术较好地解决了大型输送机的起动问题。目前井下使用的输送机的最大主参数分别为:运量Q=1000~3000t/h,运距L=1000~5000m,带速v=2.5~4.5m/s,驱动总功率N=750~2000kW 。 2.可伸缩带式输送机
该机型主要用于煤矿采煤工作面的顺槽输送原煤。美国、德国、英国等国家的一些厂商公司都可为各种生产规模的高产高效工作面提供配套的顺槽用可伸缩带式输送机,其主参数已达到:运量Q=2000t/h,运距L=5000m,带速v=3.54m/s,驱动总功率N=2400kW。“九五”行业重点攻关课题《高产高效工作面顺槽配套可伸缩带式输送机》,能满足国内年产200万吨级高产高效工作面配套,其主参数为:运量Q=1600~2000t/h,运距L=2500m,带速v=3.5~4m/s,装机总功率N=1200kW,带宽B=1.2m,输送倾角为?≤1°,2001年完成了工业性试验,同年10月份通过了中国煤炭工业协会的技术鉴定。02年8月份神华集团神东公司一个年产800万吨的高产高效工作面配套了一条国产大型可伸缩输送机,主参数为:运量Q=2500t/h,运距L=3000m,带速v=3.5m/s,带宽B=1400mm,输送倾角为?≤3°,功率N=3×375kW,整芯带PVG1800S,和02年山西晋城矿务局从ACE公司引进的一台可伸缩带式输送机的主参数基本一致,这标志着国产输送机已国际先进水平 。 3.大倾角上下运输送机
该机型是国家“七五”攻关项目 ,90年通过了能源部技术鉴定。该机型先后获国家计委、科委、财政部颁发的科技攻关重大成果荣誉奖,煤炭部科技进步一等奖和部推广二等奖,到目前为止,已投入使用60多台,在国内处于领先水平。上运已到了31°,下运也可达25°。目前大倾角上运带式输送机已有系列化设计,使输送机带宽由800mm增加到1200mm,功率从160kw增加到1500kw,运距达到1500m以上,带速从2m/s提高到3.15m/s,运量从300T/h提高到630T/h,
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原煤允许含水量从10%放宽20% 。 4.水平拐弯输送机
我国对水平拐弯的输送机研究较早,并在1959年就出现了水平拐弯输送机,但发展并不快,其主要原因是用户对该机型认识不够,当时国内也没有成熟的应用实例。
在国外,法国、前苏联、奥地利、德国、美国等国家都很重视水平拐弯输送机的理论研究和试验,水平拐弯输送机已经在各国各行各业得到了广泛应用。63年法国在地铁工程中首次设计安装了一台水平拐弯输送机,80年法国为某矿铺设了一条拐弯输送机,其主参数为:机长L=11.12km,高差H=577m,最大坡度为30%,运量Q=560t/h,用以运送镍矿石。
到90年代,国内试制成功了水平拐弯的转角装置,输送机通过转角装置的转载来改变运行方向,该机型在煤矿井下已成功应用。01年在上海地铁工程施工中,也采用了水平拐弯输送机,隧道长度2000m,多处拐弯,最小水平弯曲半径为360米。经理论计算在抬高输送机内侧曲线5°的情况下,带式输送机的最小水平弯曲半径可达280米,小于隧道的实际最小水平,弯曲半径可满足正常运行要求 。 5.下运输送机
长距离、大运量、较大倾角的下运胶带输送机的使用,可较大幅度地减少采区的巷道工程量,降低基建费用和缩短施工周期,发电运行时还可向电网输电,具有较大的经济效益,是一种具有广阔发展前途的节能设备。但由于带速高,移动部分和转动部分的惯性很大,其下滑的惯性力矩也很大,生产中经常出现打滑滚料飞车等事故,因此下运输送机的关键是制动。目前国内外煤矿常用的制动方式有三种:液力制动装置,液压制动装置,盘式制动装置。带液压制动系统的下运机是国家“六五”重点科技攻关项目,主要是通过在输送机的驱动装置中安装液力制动系统,分两步实现制动,即先由该系统将输送机运行速度减慢(减速度保持在0.1~0.3m/s2的范围内),降至额定速度的三分之一,然后由机械抱闸最终制动,当井下发生突然停电事故时,仍可实现二级制动,该系统目前能够达到的主参数为:倾角β=?25°,运量Q=1500t/h,带速v=3.15m/s,运距L=2000m。 6.垂直提升输送机
国外从60年代末开始发展垂直提升技术,德国Trellex Flexowell公司就一直从事这种机型的研制,其产品已有5万余台,分布于90多个国家和地区,应用于各行各业。96年5月份,该公司成功地将料袋式垂直提升技术应用于美国纽约北部一个水库开发的隧道竖井开采中,该料袋式输送机的连续垂直提升高度为208m,带速2.42m/s 。
我国由于垂直提升技术起步晚,该技术在煤矿井下应用尚属空白。据资料报
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