胡亞芳
(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西 大同037000)
轉(zhuǎn)載機(jī)在煤礦高產(chǎn)、高效生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用,在采煤輸送工況惡劣的生產(chǎn)過(guò)程中,轉(zhuǎn)載機(jī)煤量大時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)載即“壓轉(zhuǎn)載”現(xiàn)象,出現(xiàn)這種生產(chǎn)事故后,往往需要組織大量的人員進(jìn)行人工卸煤,為了解決這個(gè)問(wèn)題,按照現(xiàn)場(chǎng)使用要求和實(shí)際情況對(duì)原有的轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽實(shí)施優(yōu)化布置,極大減輕了轉(zhuǎn)載機(jī)的負(fù)荷,使生產(chǎn)過(guò)程能順利進(jìn)行[1-2]。
1)通過(guò)三種方案及實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用,對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽布置順序進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2)通過(guò)方案的科學(xué)對(duì)比不斷創(chuàng)新優(yōu)化,將轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度由50.95 m縮短為44.56 m,縮短6.59 m,且為最優(yōu)方案。
3)使得后部運(yùn)輸機(jī)落煤點(diǎn)前移0.6 m,避免對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)尾鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生直接沖擊載荷。
4)通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)不同長(zhǎng)度的性能和中部槽過(guò)煤斷面功率損耗進(jìn)行校核,從而找到轉(zhuǎn)載機(jī)功率運(yùn)行的最佳平衡點(diǎn)。
PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)(參數(shù)見(jiàn)表1)主要由機(jī)頭傳動(dòng)部、機(jī)尾、架橋槽、凸槽、凹槽、鉸接槽、中部槽、聯(lián)接槽、開(kāi)天窗中部槽、卸料槽、刮板鏈等部件組成。
1)轉(zhuǎn)載機(jī)布置24節(jié)溜槽,長(zhǎng)度為50.95 m,如圖1所示。圖1轉(zhuǎn)載機(jī)槽1號(hào)—6號(hào)為固定穩(wěn)裝布置方式,為適應(yīng)巷道底板坡度及實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)槽落地段的“柔性鏈接”,由圖1可見(jiàn),此布置方式轉(zhuǎn)載機(jī)1號(hào)—24號(hào)共50.95 m。
表1 PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)性能參數(shù)
圖1 PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽設(shè)計(jì)初始穩(wěn)裝布置方式(未標(biāo)單位:mm)
2)轉(zhuǎn)載機(jī)布置22節(jié)溜槽,長(zhǎng)度為48.15 m。圖1轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽布置方式在生產(chǎn)過(guò)程中煤流量大時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)“壓轉(zhuǎn)載機(jī)”過(guò)載現(xiàn)象,因此在圖1的基礎(chǔ)上對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)中部溜槽布置進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化。圖1布置方式為在推移轉(zhuǎn)載機(jī)過(guò)程中布置一節(jié)1 m中部短槽,對(duì)落地槽與巷道調(diào)節(jié)效果不佳,故在6號(hào)凹槽(落地槽)后連續(xù)布置兩節(jié)1 m中部短槽“柔性鏈接”,所以在破碎機(jī)出料口(10號(hào))前布置一節(jié)2 m普通過(guò)渡槽(9號(hào))。轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口(12號(hào))與破碎機(jī)進(jìn)料口(15號(hào))間布置兩節(jié)2 m普通槽(13號(hào)—14號(hào))實(shí)現(xiàn)未破碎煤流緩沖。在轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口槽(15號(hào))后布置一節(jié)1 m調(diào)節(jié)短槽(16號(hào)),可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)前后調(diào)節(jié)。18號(hào)、21號(hào)為前、后刮板輸送機(jī)減速機(jī)機(jī)頭正對(duì)普通中部槽,因此在18號(hào)—21號(hào)間布置19號(hào)—20號(hào)帶天窗中部槽,方便日常檢修作業(yè)及生產(chǎn)事故處理,中部槽布置較為科學(xué)優(yōu)化。
3)轉(zhuǎn)載機(jī)布置20節(jié)溜槽,長(zhǎng)度為44.56 m。轉(zhuǎn)載機(jī)中部溜槽優(yōu)化設(shè)計(jì)布置后,在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)過(guò)載事故較第二種布置方式較為減少,觀察發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行電流遠(yuǎn)小于額定運(yùn)行電流的情況下會(huì)出現(xiàn)此事故,所以在第二種基礎(chǔ)上對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)布置,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)破碎機(jī)出料口為破碎后煤流,無(wú)需長(zhǎng)距離過(guò)渡,故在7號(hào)—8號(hào)中部短槽后直接布置破碎機(jī)出料口槽(9號(hào)),觀察發(fā)現(xiàn)破碎機(jī)進(jìn)料口槽(11號(hào))至轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口槽(13號(hào))間布置1節(jié)2 m普通中間槽即可實(shí)現(xiàn)煤流過(guò)渡,在轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口槽(13號(hào))后布置一節(jié)1.4 m中部短槽調(diào)節(jié)槽,實(shí)現(xiàn)推移過(guò)程中前后調(diào)節(jié),布置此調(diào)節(jié)槽也使后部運(yùn)輸機(jī)落煤點(diǎn)前移,可見(jiàn)第三種布置方式更為科學(xué)。
4)轉(zhuǎn)載機(jī)布置方式優(yōu)化設(shè)計(jì)后主要參數(shù)如表2所示。由表2可見(jiàn),經(jīng)過(guò)優(yōu)化布置使轉(zhuǎn)載機(jī)后運(yùn)輸機(jī)落煤點(diǎn)前移0.6 m,避免對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)尾鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)直接產(chǎn)生沖擊載荷。由于受端頭支架長(zhǎng)度與位置限制,第三種布置為轉(zhuǎn)載機(jī)布置最佳方式。
表2 轉(zhuǎn)載機(jī)布置方式優(yōu)化設(shè)計(jì)后主要參數(shù)
因溜槽數(shù)改變,轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度發(fā)生變化,因此需要對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算校核。
由表3可看出,溜槽數(shù)的多少即轉(zhuǎn)載機(jī)的長(zhǎng)度直接影響了“壓轉(zhuǎn)載”的峰值電流及實(shí)際運(yùn)行功率,溜槽數(shù)越少,轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度越短,重載時(shí)發(fā)生“壓轉(zhuǎn)載”峰值電流就越高,實(shí)際運(yùn)行功率就越大,使轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行功率達(dá)到最大化。
轉(zhuǎn)載機(jī)總功率為600 kW,鏈速為1.74 m/s,運(yùn)輸能力3 500 t/h,根據(jù)轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度計(jì)算中部槽單位長(zhǎng)度上的裝煤量,即
式中:q為刮板鏈單位長(zhǎng)度的裝煤量,kg/m;Qm為轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸能力,3 500 t/h;v為刮板輸送機(jī)的鏈速,1.74 m/s。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得q≈559 kg/m。
轉(zhuǎn)載機(jī)的底鏈也即空段的運(yùn)行阻力Wk和運(yùn)煤上鏈的重段運(yùn)行阻力Wzh分別為:
式中:ω為煤在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù),取0.5;q1為刮板鏈單位長(zhǎng)度的質(zhì)量,即Φ38 mm×126 mm刮板鏈的質(zhì)量,取88 kg/m;w1為刮板鏈在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù),取0.4;L為轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)度,m;g為重力加速度,取9.8 m/s2;β為轉(zhuǎn)載機(jī)傾斜角度,(°)。
轉(zhuǎn)載機(jī)的功率損耗P為:P=(wzh+wk)v.
根據(jù)上述公式,轉(zhuǎn)載機(jī)在運(yùn)行坡度-2°~2°的狀態(tài)下滿(mǎn)足3 500 t/h的輸送能力,實(shí)際功率損耗見(jiàn)表3。
表3 電壓為3.3 kV時(shí),轉(zhuǎn)載機(jī)空、重載峰值電流與功率及不同坡度損耗功率
由表3知,隨巷道坡度增大,轉(zhuǎn)載機(jī)損耗功率逐漸增多,隨溜槽數(shù)減少,轉(zhuǎn)載機(jī)損耗功率逐漸降低,減少到20節(jié)時(shí)損耗功率為最低,且與重載時(shí)實(shí)際運(yùn)行功率相比較,得出此時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)功率最大化,因此PF6/1542型轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽數(shù)為20節(jié)(44.56 m)已是該優(yōu)化方案的最佳設(shè)計(jì),且按照600 kW的總裝機(jī)功率,可以有足夠的功率儲(chǔ)備能夠滿(mǎn)足片幫等煤量增加等異常狀況。