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塔式提升機傳動系統的改造研究
發布時間：
2023-12-07
來源：
礦山機械雜志
針對鶴煤公司六礦設備老化、功能落后、故障率高、傳動效率低，嚴重影響礦井正常生產的問題，將塔式提升機傳動系統中平行軸減速器更換為行星齒輪減速器，同時增加一套潤滑站；將雙機繞線式電動機拖動改為單機變頻鼠籠式電動機拖動；對設備基礎的橫梁、立柱等承重結構進行碳纖維加固，確保提升系統基礎構架的安全可靠。通過以上措施，實現了對該礦提升系統的最佳控制。
鶴壁六礦主井由原煤炭工業部北京煤炭設計院設計，提升方式為塔式 4 繩摩擦提升，主提升裝置為上海冶金機械廠生產的 JKD-3.25×4 提升機，選用雙電動機拖動 (630 kW×2)，設計一次提升量為12 t。
主井原電動機均為 1993 年湘潭電機廠生產的繞線式電動機，由于使用年限較久，運行可靠性降低，維護工作量較大。因電動機轉子繞組絕緣下降等原因，已多次造成提升系統癱瘓。繞線式電動機的耗電量較鼠籠式電動機差別較大。原減速器均為 1994 年上海冶金機器廠生產的平行軸減速器，由于使用年限較久，減速器齒輪磨損嚴重、間隙變大，在啟動和停車時，振動量大。電動機和減速器之間采用雙蛇形簧聯軸器，同步性差，蛇形簧多次斷裂，電動機跳動量大，影響礦井提升作業。因此，亟待對上述設備進行升級改造。
1 方案設計
本次主井傳動系統的優化主要針對電動機、減速器、潤滑站及聯軸器，具體方案如下。
(1) 將 2 臺 YR630-16/1430 型電動機更換為 1 臺YSBPKK630-8 型電動機，原繞線式雙電動機拖動改為鼠籠式三相異步單電動機拖動。
(2) 將 1400×2 型減速器更換為 ZZL1120 型減速器，原平行軸減速器更換為行星齒輪減速器。
(3) 將減速器自帶潤滑更換為 TE088 潤滑站，原飛濺潤滑方式改為強制潤滑。
(4) 將原蛇形簧聯軸器更換為尼龍棒銷式聯軸器。
2 方案實施
本次提升機傳動系統改造分為施工前準備工作、施工改造、系統調試運行三大部分。
2.1 準備工作
(1) 將新電動機和減速器提前到位，按照設計圖紙對實物和現場尺寸進行核對，對主井電動機基礎新增部分進行澆筑，增補基礎。
(2) 將新變頻控制系統提前安裝完畢，具備通電功能。
(3) 提前對電動機及減速器的原有承重梁進行碳纖維加固，保證主井塔建筑結構件的強度。
2.2 施工改造
(1) 拆除原減速器和電動機 拆除前，令滾筒制動閘處于施閘狀態，使用固定裝置固定并鎖住滾筒，切斷電源。先拆解減速器，將上蓋、低速軸、高速軸、底座等拆解后分體吊裝，運至指定地點；后拆除電動機，并將其運至指定地點。
(2) 基礎表面處理 使用水平尺測量基礎面水平度，隨后進行簡單操平處理。將設備過渡底座與基礎接觸面擦拭干凈，使用 CGM 高強度灌漿料二次灌漿。
(3) 安裝新電動機和減速器 將過渡底座吊裝到位，在對過渡底座操平找正的同時，將新電動機和減速器進行試裝。對輪復查及試裝無問題后，先安裝新電動機，后安裝新減速器。調整各自的中心線、水平度，先安裝減速器和主軸的齒輪聯軸器，再安裝減速器和電動機側的彈性尼龍棒銷聯軸器，最后安裝潤滑油站、潤滑管路、電動機制動器、電氣檢查接線等。將潤滑油注入減速器，全面檢查確認無誤后，試運行。
2.3 調試運行
主井提升系統改造前，將南碼箕斗停放在箕斗上部與主井二樓齊平的位置。設備安裝完畢、新電控系統調試正常后，進行試運行。試運行分為空載試運行、空箕斗試運行、重載試運行。
(1) 空載試運行 由電動機帶動減速器和滾筒運轉，在試運行過程中，檢測電控系統和閘控系統、電動機和減速器的振動以及各項參數是否正常。試運行全部正常后，箕斗空載試運行。
(2) 空箕斗試運行 在試運行過程中，檢測電控系統和閘控系統、電動機和減速器的振動以及各項參數是否正常。試運行全部正常后，進行重載試運行。
(3) 重載試運行 按正常提煤程序裝載提升，正常卸載。在提升過程中，檢測電控系統和閘控系統、電動機和減速器的振動以及各項參數是否正常。全部正常后，試運行結束。
3 效果分析
(1) YSBPKK630-8 型鼠籠式三相異步電動機的輸出功率更大，結構緊湊，提高了有限空間的利用率；電動機效率高達 97.3%，高功率密度，節能效果顯著；噪聲低；拖動負載轉動慣量大，特別適用于提升載荷大、啟動頻繁的礦井提升系統。
(2) ZZL1120 型行星齒輪減速器體積小、質量輕，輸出轉矩大、速比大、承載能力高，效率高、運轉平穩，噪聲低、性能安全，使用壽命長，兼具功率分流、多齒嚙合獨用的特性。
(3) TE088 潤滑站實現了定時、定量、定點的強制性潤滑，潤滑均勻、效果好，避免機器或部件磨損和過熱。同時對潤滑站進行了技術改造，接入了水冷散熱裝置，保證了低溫進油，散熱效果更好。
(4) ASCS-7 型雙饋電變頻調速系統以“背靠背”雙三電平的交-直-交主回路拓撲結構，實現了直流定子變頻矢量控制，同時搭配以高性能 DSP 為核心的數字化技術對逆變器進行控制，實現了電動機運行的數字化速度閉環調節；采用 PLC 自動完成提升系統全過程控制、安全保護和人機對話等控制功能，實現了對提升機位置的控制，達到提升機全自動運行的目的；利用上位機對提升系統進行監視、診斷，并通過局域網實現資源共享，從而提高了礦井生產的現代化管理水平。
(5) 采用碳纖維加固技術對承重大梁進行加固處理。將抗拉強度極高的碳纖維用環氧樹脂預浸成為復合增強材料，用環氧樹脂黏結劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向將其粘貼在需要補強的結構上，形成一個新的復合體，增大結構的抗裂或抗剪能力，提高結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性。碳纖維與傳統的加大混凝土截面或粘鋼混凝土補強相比，施工簡便，不需要現場固定設施，施工質量易保證，基本不增加結構尺寸及自重，耐腐蝕和耐久性能好，在提高建筑物使用壽命的同時，降低了加固成本。
4 結語
鶴壁六礦在保證主井提升機“綠色變頻”的同時，對提升傳動系統進行了全面改造。改造后，主井的提升速度由 6.0 m/s 提高到 6.3 m/s，單鉤循環時間縮短了 15 s，每小時可多提 3.5 鉤，主井提升能力由 153 萬 t/a 提高到 178 萬 t/a。整套提升系統具有運行穩定、易于維護等特點，實現了對提升機的最佳控制，為主井提升系統實現無人化、自動化奠定了基礎。
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