塔式提升机传动系统的改造研究

塔式提升机传动系统的改造研究

尹新晓

河南能源化工集团鹤煤公司六矿  河南鹤壁  458000

摘要：针对鹤煤公司六矿设备老化、功能落后、故障率高、传动效率低，严重影响矿井正常生产的问题，将塔式提升机传动系统中平行轴减速器更换为行星齿轮减速器，同时增加一套润滑站；将双机绕线式电动机拖动改为单机变频鼠笼式电动机拖动；对设备基础的横梁、立柱等承重结构进行碳纤维加固，确保提升系统基础构架的安全可靠。通过以上措施，实现了对该矿提升系统的合理控制。

关键词：塔式提升机；传动系统；鼠笼式电动机；碳纤维加固

中图分类号：TD534+.5 文献标志码：B 文章编号：1001-3954(2021)07-0017-03

鹤壁六矿主井由原煤炭工业部北京煤炭设计院设计，提升方式为塔式4绳摩擦提升，主提升装置为上海冶金机械厂生产的JKD-3.25×4提升机，选用双电动机拖动(630 kW×2)，设计一次提升量为12t。

主井原电动机均为1993年湘潭电机厂生产的绕线式电动机，由于使用年限较久，运行可靠性降低，维护工作量较大。因电动机转子绕组绝缘下降等原因，已多次造成提升系统瘫痪。绕线式电动机的耗电量较鼠笼式电动机差别较大。原减速器均为 1994 年上海冶金机器厂生产的平行轴减速器，由于使用年限较久，减速器齿轮磨损严重、间隙变大，在启动和停车时，振动量大。电动机和减速器之间采用双蛇形簧联轴器，同步性差，蛇形簧多次断裂，电动机跳动量大，影响矿井提升作业。因此，亟待对上述设备进行升级改造。

1 方案设计

本次主井传动系统的优化主要针对电动机、减速器、润滑站及联轴器，具体方案如下。

(1)将2台YR630-16/1430型电动机更换为1台YSBPKK630-8型电动机，原绕线式双电动机拖动改为鼠笼式三相异步单电动机拖动。

(2)将1400×2型减速器更换为ZZL1120型减速器，原平行轴减速器更换为行星齿轮减速器。

(3)将减速器自带润滑更换为TE088润滑站，原飞溅润滑方式改为强制润滑。

(4)将原蛇形簧联轴器更换为尼龙棒销式联轴器。

2 方案实施

本次提升机传动系统改造分为施工前准备工作、施工改造、系统调试运行三大部分。

2.1 准备工作

(1)将新电动机和减速器提前到位，按照设计图纸对实物和现场尺寸进行核对，对主井电动机基础新增部分进行浇筑，增补基础。

(2)将新变频控制系统提前安装完毕，具备通电功能。

(3)提前对电动机及减速器的原有承重梁进行碳纤维加固，保证主井塔建筑结构件的强度。

2.2 施工改造

（1）拆除原减速器和电动机 拆除前，令滚筒制动闸处于施闸状态，使用固定装置固定并锁住滚筒，切断电源。先拆解减速器，将上盖、低速轴、高速轴、底座等拆解后分体吊装，运至指定地点；后拆除电动机，并将其运至指定地点。

(2)基础表面处理 使用水平尺测量基础面水平度，随后进行简单操平处理。将设备过渡底座与基础接触面擦拭干净，使用CGM高强度灌浆料二次灌浆。

(3) 安装新电动机和减速器  将过渡底座吊装到位，在对过渡底座操平找正的同时，将新电动机和减速器进行试装。对轮复查及试装无问题后，先安装新电动机，后安装新减速器。调整各自的中心线、水平度，先安装减速器和主轴的齿轮联轴器，再安装减速器和电动机侧的弹性尼龙棒销联轴器，最后安装润滑油站、润滑管路、电动机制动器、电气检查接线等。将润滑油注入减速器，全面检查确认无误后，试运行。

2.3 调试运行

主井提升系统改造前，将南码箕斗停放在箕斗上部与主井二楼齐平的位置。设备安装完毕、新电控系统调试正常后，进行试运行。试运行分为空载试运行、空箕斗试运行、重载试运行。

(1) 空载试运行 由电动机带动减速器和滚筒运转，在试运行过程中， 检测电控系统和闸控系统、电全部正常后，箕斗空载试运行。

(2)空箕斗试运行 在试运行过程中，检测电控系统和闸控系统、电动机和减速机的振动以及各项参数是否正常。试运行全部正常后，进行重载试运行。

(3)重载试运行 按正常提煤程序装载提升，正常卸载。在提升过程中，检测电控系统和闸控系统、电动机和减速器的振动以及各项参数是否正常。全部正常后，试运行结束。

3 效果分析

(1)YSBPKK630-8 型鼠笼式三相异步电动机的输出功率更大，结构紧凑，提高了有限空间的利用率；电动机效率高达97.3%，高功率密度，节能效果显著；噪声低；拖动负载转动惯量大，特别适用于提升载荷大、启动频繁的矿井提升系统。

(2)ZZL1120型行星齿轮减速器体积小、质量轻，输出转矩大、速比大、承载能力高，效率高、运转平稳，噪声低、性能安全，使用寿命长，兼具功率分流、多齿啮合独用的特性。

(3)TE088润滑站实现了定时、定量、定点的强制性润滑，润滑均匀、效果好，避免机器或部件磨损和过热。同时对润滑站进行了技术改造，接入了水冷散热装置，保证了低温进油，散热效果更好。

(4)ASCS-7型双馈电变频调速系统以“背靠背”双三电平的交-直-交主回路拓扑结构，实现了直流定子变频矢量控制，同时搭配以高性能DSP为核心的数字化技术对逆变器进行控制，实现了电动机运行的数字化速度闭环调节；采用PLC自动完成提升系统全过程控制、安全保护和人机对话等控制功能，实现了对提升机位置的控制，达到提升机全自动运行的目的；利用上位机对提升系统进行监视、诊断，并通过局域网实现资源共享，从而提高了矿井生产的现代化管理水平。

(5)采用碳纤维加固技术同对承重大梁进行加固处理。将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料，用环氧树脂黏结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向将其粘贴在需要补强的结构上，形成一个新的复合体，增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延伸性。碳纤维与传统的加大混凝土截面或粘钢混凝土补强相比，施工简便，不需要现场固定设施，施工质量易保证，基本不增加结构尺寸及自重，耐腐蚀和耐久性能好，在提高建筑物使用寿命的同时，降低了加固成本。

4 结语

鹤壁六矿在保证主井提升机“绿色变频”的同时，对提升传动系统进行了全面改造。改造后，主井的提升速度由6.0m/s提高到6.3 m/s，单钩循环时间缩短了15 s，每小时可多提3.5钩，主井提升能力由153万t/a提高到178万t/a。整套提升系统具有运行稳定、易于维护等特点，实现了对提升机的合理控制，为主井提升系统实现无人化、自动化奠定了基础。

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[6]作者简介：尹新晓，男，1984年生，工程师，主要从事煤矿机电运输管理工作。

(收稿日期：2021-01-05)

(修订日期：2021-05-18)

来源：矿山机械杂志第49卷2021年第7期

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