大倾角皮带改造方案.docx

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大倾角皮带改造方案

大宝顶煤矿

大倾角胶带输送机改造方案

大宝顶煤矿

二0一五年七月二十三日

一、概述····························································1

二、现大倾角皮带机相关技术参数······································1

三、大倾角胶带输送机改造原则········································1

四、改造方案························································1

（一）改造方案一··················································1

（二）改造方案二··················································3

（三）改造方案三··················································5

五、大倾角胶带输运机改造后运输能力计算·····························7

六、方案对比························································18

七、方案选择························································18

大倾角胶带输送机改造方案

一、概述

我矿+1220m水平下延工程与2002年启动，+1220m水平下延大倾角皮带机于2009年安装投入使用，胶带输送机全长650m，带宽1m，带速2m/s，倾角25°，运量320t/h，输送带为ST2000钢绳芯胶带，初期使用运输量很小。

随着我矿机械化水平的提高，进入2013年以来，大倾角胶带输送机运量逐渐增大，有时日产量3000t，随着后期矿井+1220m水平下延产出的原煤将全部从+1220m水平大倾角皮带机往上运输，导致目前大倾角胶带输送机驱动装置不堪重负，自2013年至今皮带机液力偶合器有16次严重损坏，电机烧毁3次，减速机温度过高。

影响安全生产，鉴于上述情况大倾角胶带输送机驱动装置的能力已经无法满足现阶段运输要求，故大倾角胶带输送机驱动装置急需改造。

二、现大倾角皮带机相关技术参数

参数名称

参数值

参数名称

参数值

输送物料

煤

设计输送量

320t/h

容重

0.9t/m3

带速

2.0m/s

运距

650m

提升高度

248m

带宽

1000mm

托辊直径

108mm

带强

ST2000

电机功率

500kw

三、大倾角胶带输送机改造原则

1、不改变输送机带速。

2、增加一套新的驱动装置，使双驱动运输能力达到400t/h，实现功率平衡。

3、当一套驱动有问题后，另一套驱动能单独工作。

4、现有的驱动电机功率500kw，减速机型号为17A继续使用。

5、改造后驱动装置必须满足胶带输送机运行条件。

四、改造方案

（一）改造方案一描述

1、在大倾角皮带机机头增加一套500KW驱动（由原来单套500kw更换为2×500kw），将原有的机头机架和卸载滚筒拆除，更换为传动机架和更换为Φ1250mm传动滚筒,需要开挖硐室。

（1）使用ST2000阻燃胶带不变。

（2）带速2.0m/s（和原来速度一致），增加一套电机功率500KW，包含电动机、减速器、液粘软起动、联轴器、驱动底座。

（3）增加制动装置1套，型号为KPZ-1400/4*80。

（4）增加一套传动滚筒和改向滚筒、传动架、改向架。

（5）增加一套驱动装置基础。

（6）增加一套机架基础。

（7）增加电气部分及电气基础。

（8）现有驱动装置的液力耦合器改为液粘软启动。

（9）在机头左侧需开帮挑顶，并保留现有的一根吊装钢梁。

（10）增加一组吊装钢梁。

2、增加设备明细表

序号

名称

规格型号

单位

数量

单价

（万元）

总价

（万元）

备注

1

电机

YB2-4501－4

（500KW，6KV）

台

1

17.3

17.3

2

减速机

B3SH17A

台

1

47.5

47.5

3

液粘软起动

YNRQD450

台

2

30.0

60.0

4

高速联轴器

HL8

件

2

0.2

0.4

5

低速联轴器

BL14

件

1

2.7

2.7

6

盘式制动器

KPZ1400/4*80

台

1

25.5

25.5

7

传动滚筒φ1250

DTII04A8284S

件

1

10.4

10.4

8

改向滚筒φ1000

DTII04B7242

件

1

7.0

7.0

9

改向滚筒φ800

DTII04B6162

件

1

2.7

2.7

10

驱动装置架

件

1

1.8

1.8

11

传动架

件

1

2.3

2.3

12

改向架

件

1

0.5

0.5

13

电气

本安操作台

TH-24

台

1

16.5

16.5

1300×1000×950

PLC控制箱

KXJ-2/1140（660）

970×810×720

控制泵专用开关

QJZ9-380/1140（660）

台

1

3.8

3.8

1030×810×650

高压启动器

QJGZ-100/6

台

1

4.2

4.2

1400×1450×1500

低压真空启动器

QBZ-80/1140（660）

台

2

0.5

1

800×500×700

控制电缆（带屏蔽）

MKVVRP10×0.75

台

100

0.002

0.2

控制电缆（带屏蔽）

MKVVRP4×0.75

米

200

0.0015

0.3

控制电缆

MYQ4×1.0

米

100

0.0009

0.09

高压电缆

MYJV223*70

米

300

0.0154

4.62

低压电缆

MY3*25+1*16

米

300

0.0007

0.21

14

运费

项

1

5

5

15

技术服务费

项

1

3

3

合计总价：

216.12

3、井巷工程量：

（1）驱动硐室开帮工程量：

长×宽×高=15×4×4.5=270m3

（2）驱动装置基础坑工程量：

长×宽×深=8m×1m×1.2m=9.6m3

（3）传动架基础坑工程量：

长×宽×深=8m×2m×1.2m=19.2m3

（4）盘式制动器基础坑工程量：

长×宽×深=5m×4m×0.8m=16m3

总工程量：

270+9.6+19.2+16=314.8m3，按每天20m3施工，加浇筑基础，预计井巷工程需要1个半月。

（5）按人工费加材料费500元/m3，井巷工程需15.74万元。

4、方案一井巷工程费用需15.74万元；购进设备需216.12万元，共计231.86万元。

（二）改造方案二描述

1、大倾角皮带机机头前方有一条1米皮带，长100m，将前方1米皮带拆除，两条皮带机整合为一条皮带机，将大倾角皮带机延伸到煤仓，延伸长度100m。

在煤仓处增加一套500KW驱动（由原来单套500kw更换为2×500kw），将增加的驱动装置安装在巷道的右侧，需要在煤仓左侧开帮挑顶开挖硐室。

大倾角皮带延伸后，皮带中心与煤仓中心偏3.8米，将煤仓的上口往左扩3.8米，需在机头增加导料槽。

（1）使用ST2000阻燃胶带不变。

（2）带速2.0m/s（和原来速度一致），整合为一条皮带机后，在机头处增加一套电机功率500KW，包含电动机、减速器、液粘软起动、联轴器、驱动底座。

（3）将现有搭接处的卸载机架及滚筒拆除,并在现有搭接处增加一套卸料装置。

（4）增加制动器1套，型号为YWZ-500/201（防爆）。

（5）两条皮带机整合为一条皮带机后，滚筒及机架受力不满足现在的要求，需要重新更换。

增加一套传动滚筒和改向滚筒、传动架、改向架。

（6）增加一套驱动装置基础。

（7）增加一套机架基础。

（8）增加电气部分及电气基础。

（9）增加一组吊装钢梁。

2、增加设备明细表

序号

名称

规格型号

单位

数量

单价

（万元）

总价

（万元）

备注

1

中间架

1米

架

32

0.2 

6.4 

2

上托辊

105×375

个

258

0.06 

15.48 

3

下托辊

1150×375

个

32

 0.1

3.2

4

上托辊架

个

70

0.1 

8.6

5

下托辊架

个

32

0.1

3.2

6

上调偏托辊架

个

9

0.12

1.08

7

下调偏托辊架

个

5

0.1

0.5

8

阻燃胶带

ST2000

米

200

800 

16

9

阻燃胶带粘接

个

3

1.5

4.5

10

电机

YB2-4501－4

（500KW，6KV）

台

1

17.3

17.3

11

减速机

B3SH17A

台

1

47.5

47.5

12

液粘软起动

YNRQD450

台

2

30.0

60.0

13

高速联轴器

HL8

件

2

0.2

0.4

14

低速联轴器

BL14

件

1

2.7

2.7

15

制动器

YWZ-500/201（防爆）

套

1

1

1

16

传动滚筒φ1250

DTII04A8284S

件

1

3.8

3.8

17

改向滚筒φ1000

DTII04B7222

件

1

5.9

5.9

18

驱动装置架

件

1

1.8

1.8

19

传动架

件

1

2.3

2.3

20

电气

本安操作台

TH-24

台

1

16.5

16.5

1300×1000×950

PLC控制箱

KXJ-2/1140（660）

970×810×720

控制泵专用开关

QJZ9-380/1140（660）

台

1

3.8

3.8

1030×810×650

高压启动器

QJGZ-100/6

台

1

4.2

4.2

1400×1450×1500

低压真空启动器

QBZ-80/1140（660）

台

2

0.5

1

800×500×700

控制电缆（带屏蔽）

MKVVRP10×0.75

台

100

0.002

0.2

控制电缆（带屏蔽）

MKVVRP4×0.75

米

200

0.0015

0.3

控制电缆

MYQ4×1.0

米

100

0.0009

0.09

高压电缆

MYJV223*70

米

300

0.0154

4.62

低压电缆

MY3*25+1*16

米

300

0.0007

0.21

21

运费

项

1

5

5

22

技术服务费

项

1

3

3

合计总价：

245.08

3、井巷工程量：

（1）驱动硐室工程量：

长×宽×高=8×2.25×4=72m3

（2）开帮工程量：

长×宽×高÷2=92×4.5×4÷2=828m3

（3）驱动装置基础坑工程量：

长×宽×深=8m×1m×1.2m=9.6m3

（4）传动架基础坑工程量：

长×宽×深=8m×2m×1.2m=19.2m3

（5）总工程量：

72+828+9.6+19.2=928.8m3，按每天20m3施工，加浇筑基础，预计井巷工程需要2个半月。

（6）按人工费加材料费500元/m3，井巷工程需46.44万元。

4、方案二井巷工程费用需46.44万元；购进设备需245.08万元，共计291.52万元。

（三）改造方案三描述

1、在皮带机机头增加一套永磁电机，将原来的500KW的驱动也更改为永磁电机，需要开挖硐室。

（1）使用ST2000阻燃胶带不变。

（2）带速2.0m/s（和原来速度一致），增加一套电机功率500KW，包含电动机、减速器、液粘软起动、联轴器、驱动底座。

（3）增加制动装置1套，型号为KPZ-1400/4*80。

（4）增加一套传动滚筒和改向滚筒、传动架、改向架。

（5）增加一套永磁驱动装置基础。

（6）增加一套机架基础。

（7）增加电气部分及电气基础。

2、增加设备明细表：

序号

名称

规格型号

单位

数量

单价

（万元）

总价

（万元）

备注

1

永磁电机

TBVF-800/70YC

台

2

240

480

2

低速联轴器

BL17

件

2

8

16

3

盘式制动器

KPZ1400/4*80

台

1

25.5

25.5

4

传动滚筒φ1250

DTII04A8264S

件

1

9.3

9.3

5

改向滚筒φ1000

DTII04B7242

件

1

7

7

6

改向滚筒φ800

DTII04B6162

件

1

2.7

2.7

7

永磁电机底座

件

2

0.4

0.7

8

传动架

件

1

2.3

2.3

9

改向架

件

1

0.5

0.5

10

电气

本安操作台

TH-24

台

1

16.5

16.5

1300×1000×950

PLC控制箱

KXJ-2/1140（660）

970×810×720

变压器

KB

1980×1800×1255

低压配电开关

KBZ-1000/1140（660）

台

1

28

28

1200×900×1000

防爆变频器

BPJ-500/1140

台

1

4.8

4.8

1281×1498×1260

防爆变频器

DKB-500/1140L

台

2

\

\

1150×1186×888

低压真空启动器

QBZ-80/1140（660）

台

2

\

\

800×500×700

控制电缆（带屏蔽）

MKVVRP10×0.75

台

1

0.5

0.5

控制电缆（带屏蔽）

MKVVRP4×0.75

米

300

0.002

0.6

控制电缆

MYQ4×1.0

米

100

0.0015

0.15

高压电缆

MYJV223*70

米

300

0.0154

4.62

低压电缆

MY3*25+1*16

米

300

0.0007

0.21

11

运费

项

1

5

5

12

技术服务费

项

1

3

3

合计总价：

607.47

3、井巷工程量：

（1）驱动硐室开帮尺寸：

长×宽×高=15×4×4.5=270m3

（2）驱动装置基础坑：

长×宽×深=8m×1m×1.2m=9.6m3

（3）传动架基础坑：

长×宽×深=8m×2m×1.2m=19.2m3

（4）盘式制动器基础坑工程量：

长×宽×深=5m×4m×0.8m=16m3

总工程量：

270+9.6+19.2+16=314.8m3，按每天20m3施工，加浇筑基础，预计井巷工程需要1个半月。

（5）按人工费加材料费500元/m3，井巷工程需15.74万元。

4、方案三井巷工程费用需15.74万元；购进设备需607.47万元，共计623.21万元。

五、大倾角胶带输运机改造后运输能力计算

（一）当增加一套新的驱动装置，使双驱动运输能力达到400t/h，实现功率平衡。

运量为400t/h的计算如下：

1、带式输送机参数：

参数

运量Q

400t/h

运距L

750m

倾角β

25°

提升高度H

248m

带宽B

1000mm

带速V

2m/s

2、输送带型号及基本参数

输送带型号

带宽

带质量

带厚

ST2000

1000mm

qd=34kg/m

18mm

3、托辊的结构

承载分支采用55°槽型托辊组（四节辊），回程段采用下平行托辊组。

（1）间距承载托辊间距　lt'=1.2m

回程托辊间距　lt"=3m

缓冲托辊间距　lth=0.6m

（2）托辊直径与质量

承载托辊直径dt'=Φ108mm（4G205），托辊旋转质量Gt'=4.2Kg

回程托辊直径dt"=Φ108mm（4G205），托辊旋转质量Gt"=9.74Kg

（3）托辊阻力系数

承载段阻力系数　

　回程段阻力系数　　

4、基本参数确定计算

（1）输送带线质量：

qd=34kg/m

（2）物料线质量

：

其中：

Q—每小时运输量，t/h；

v—运输带运行速度，m/s；

（3）托辊旋转部分线质量qt',qt"：

qt'=14kg/m

qt''=3.25kg/m

5、线路阻力计算

[输送机布置示意图采用头部、中部驱动，1配比]

（1）承载分支：

（2）回程分支：

（3）局部阻力

1）装载点物料加速阻力

：

其中：

q－物料线质量，kg/m；

v－带速，m/s。

2）装载点导料槽侧板阻力：

其中：

－带宽，m；

－物料松散密度，t/m3；

L－导料槽侧板长度，m。

3）清扫器阻力：

弹簧清扫器阻力：

空段清扫器阻力：

6、输送带张力的计算

各点张力应该同时满足摩擦条件及垂度条件。

满足垂度条件的最小张力值为：

Szmin=12.5glt'（q+qd）cosβ=13165N

Skmin=12.55glt"qdcosβ=12495N

其中：

Szmin—重载段输送带最小点张力；N

Skmin—空载段输送带最小点张力；N

其中:

其中：

—摩擦力备用系数，1.3

—功率配比系数，1

—欧拉系数，3

按逐点张力法有：

S1

S2=S1+W1-2

S3=KS2

S4=S3+W3-4

其中：

K—张力增加系数,1.02。

根据摩擦传动条件和垂度条件有：

S4÷S1

S2>Skmin=12495

S3>Skmin=13165

从而得出:

S1=88285NS2=12907NS3=13165NS4=265626N

7、输送带强度检验

其中：

－输送带安全系数;

d－带芯拉断强度，N/mm；　对于ST2000钢丝绳芯带,d=2000N/mm

－带宽，mm

输送带的安全系数：

所选用的输送带满足静态设计安全系数要求。

8、牵引力和电动机功率的计算

（1）输送机的总牵引力

（2）电动机功率

其中：

K－电机功率备用系数，取K=1.25

η－传动系统的工作效率

则有：

（3）电机数量与配比的选择

根据以上计算的总驱动功率，电机可选取500kW电机2台，型号为：

YB2-4501-4，电压等级6kv。

9、减速器的选型

根据带速、传动滚筒直径和电动机转速推知减速器的传动比为：

选择减速器的型号为:

B3SH17A（风扇+逆止器）额定传动比i=50。

型号

传动比i

额定机械功率

（kW）

B3SH17A（风扇+逆止器）

50

628

10、制动力矩和逆止力矩计算

充分考虑输送机的使用安全，制动器总的制动力矩不得小于该输送机所需力矩的1.5倍，

选盘式制动器1台，型号为：

KPZ1400/4*80，制动力矩118KN.m。

11、软起动选择

电动机直接启动时会产生很大的起动电流，从而对电网冲击很大，而在电动机和减速器之间加液体粘性可控软起动装置则会大大改善电动机的启动性能，从而延长电动机使用寿命，减小对电网冲击。

同时液体粘性可控软起动装置是一种无级调速装置，具有起动加速度可控的功能，是目前性能最为优越的可控软起动装置之一。

本机采用YNRQD450型液粘可控软起动装置，传递功率范围400-560kW。

12、拉紧装置的选择

考虑到施工现场条件及输送机的整体运行情况，拉紧方式采用尾部重锤车拉紧方式。

（1）拉紧力的计算

P=S2+S3=26kN

（2）拉紧行程的计算

=0.002×750+2×1+2+2.5=8m

其中:

K－伸长系数，胶带取0.002；

－拉紧装置拉紧车长度，2m；

－接头长度，2.5m。

取L=8m。

13、计算结论：

增加一套新驱动后可以满足400t/h运输能力。

14、胶带输送机改造后参数及配置

技术

参数

物料：

原煤

容重：

1.0t/m3

胶带规格：

ST2000

运量：

400t/h

倾角：

25°

拉紧形式：

尾部重锤拉紧

带速：

2.0m/s

运距：

750m

电机功率：

500KW×2

带宽：

1000mm

提升高度：

248m

托辊直径：

φ108

参数名称

设计结果

电动机

（南阳）

驱动布置方式

双驱动

型号

YB24501-4

2台

单机功率（kW）

500kw

电压等级（V）

6000

功率配比

1

液粘软起动

（力博重工）

型号

YNRQD450

2台

传递功率（kW）

400-560kW

减速机

（西门子）

型号

B3SH17A（风叶+逆止器）

2台

速比

50

额定功率（kW）

628

传动滚筒

直径（mm）

Φ1250

2个

机尾拉紧滚筒

直径（mm）

Φ800

1个

胶带

型号

ST2000

带宽（mm）

1000mm

安全系数

7.5

盘式制动器

（力博重工）

计算逆止力矩（KN.m）

110KN.m

型号

KPZ1400/4*80

逆止力矩（KN.m）

118KN.m

尾部重锤拉紧装置

拉紧方式

尾部重锤张紧

设定拉紧力（kN）

26KN

拉紧行程（m）

8m

（二）当只有一套驱动工作时，可满足的输送能力需要减小为260t/h，计算如下：

1、带式输送机参数：

参数

运量Q

260t/h

运距L

750m

倾角β

25°

提升高度H

248m

带宽B

1000mm

带速V

2m/s