抚顺矿业集团有限责任公司机械制造厂
摘要:通过对煤矿井下的调研,目前市场暂无专门的沉淀池清淤设备,对部分煤矿井下情况分析后发现,各煤矿对治理水患、沉淀池清淤的情况各有不同,但各煤矿井下使用的沉淀池都有共同的特点,例如抚顺矿业集团老虎台矿、抚顺矿业集团核桃峪分公司,都需要在井下设置沉淀池,在沉淀池内清淤、沉淀末煤和粉煤并二次打捞。根据这一课题,本项目主要针对抚顺各煤矿以脱水方式简单、故障率低、投资少、建设期短等为研究目标,研发煤矿井下自动化清淤的设备,从而提高煤炭产量,助力煤矿经济发展。
关键词:沉淀 清淤 脱水
一、研发背景和目的
根据各煤矿井下使用沉淀池都有所不同,立刻开展市场调研和前期方案的确定。由于目前暂无专门为沉淀池清淤的专用设备,通过对抚顺矿业集团老虎台矿、抚顺矿业集团核桃峪分公司,这两家单位井下使用的沉淀池情况进行了解,由于沉淀池的工作面长,池内清理工作量大,致使其清理效率低,清理成本大,而且清理过程会对生产造成一定的影响,并且在非专业的清理下,会造成一些原煤的损失。在对煤矿井下进行实地考察时,它们都需要在沉淀池内清淤、沉淀末煤和粉煤的二次打捞。通过与用户认真交流,清淤及二次粉煤打捞,会对煤矿的产生一定的经济效益,可以提高煤炭产量和劳动效率,后期得到广泛推广应用后,可以推广给水患大、沉淀清淤矿井使用,最终扎根市场,开启生产、销售双赢模式。因此,确定了煤水分离上料机的研发制造方向。
二、工作原理及主要参数
煤水分离上料机(以下简称上料机)主要应用于煤矿井下沉淀池中,可根据沉淀池不同长度、宽度来选择不同的上料机,是将沉淀池末煤和粉煤、淤泥从沉淀池内打捞上来,转载到皮带机上的设备。所以,根据不同规模的矿井与之匹配的沉淀池、皮带机等配套设备,经数据分析后,我们生产的上料机完全可以做成系列化、通用化、专业化的产品。结合调研情况与实际矿井规模,由于在此设备上没有相关国家标准,所以,我们拟定了企业标准,并参照相关刮板机的标准,来设计及制造上料机。
根据客户提供的生产能力进行初步的核算,输送量Q确定:
Q=3600F×V×η×Y×C
F:装载净断面B=600mm,载面积0.075×0.5=0.0375m2;
V:链速(m/s)0.2m/s;
η:装满系数:查表取0.5~0.75,由于是煤泥、大粒度等级取下线η=0.5
Y:运输物料密度(t/m3):煤泥1.4 t/m3;
C:倾角修正系数;倾角为0度时,其系数为1;
Q=3600F×V×η×Y×C=19t/h
并制定设备的主要结构,该上料机具有结构简单、安装与维护方便、布局紧凑、运行阻力小、打捞、清淤效率高等特点。其安装形式为固定式,因为井下情况特殊,上料机所有部件都用高强螺栓进行连接,方便组对安装。整机采用倾斜型的运输方式来完成工作。主要结构包括机头、机尾传动部、牵引链为双边式可拆式模锻链与板式刮板相结合、溜槽、链托架、支腿等部分组成,其中驱动采用电机、减速机、V带传动、链条传动方式来驱动上料机(见图一)。由于是井下使用,我们采用的电机、减速机都是带安标证书的防爆产品,V带传动采用的是井下阻燃V带,并属于国内知名品牌。
设备的工作原理:主要是将沉淀池末煤和粉煤、淤泥从沉淀池内打捞上来,通过头部电机传动,与选用相匹配的减速机带动整条输送链进行循环打捞,由于现场能够使用的空间较小,为了保留足够的维修空间,所以整个驱动装置只能采用上下布置的方式,通过这样的设计选型,合理的解决了现场空间小的无法布局的问题。根据现场的工作环境,电机输出轴与减速机输入轴之间采用V带过渡连接,如果整机出现卡顿现象时,V带传动打滑,可以有效的防止过载运行。输出轴链轮与头轮组采用了结构简单、寿命长、便于更换的标准的24A套筒滚子链连接。实现输送链在溜槽内刮动煤块,并通过溜槽内的多排白钢塞板来保证脱水,以实现煤水分离的效果。最后转载到皮带机上并把物料运输到地面上的设备(见图二)。由于设备操控简单,使用环境单一,不存在大块物料打捞、及跳链等现象。所以,在选用软启动器时,都配备了远程接口,可适应远程操控,实现无人化。
图(二)
型号说明:
例如:电机功率为22kW,中部槽内宽685mm,煤水分离上料机型号标记为:SDG685/22。
主要技术参数:
序 号 | 项 目 | 型 号 | |
SDG685/22 | |||
1 | 生产能力(吨/小时) | 19 | |
2 | 出厂长度(米) | 23 | |
3 | 刮板链速度(米/秒) | 0.2 | |
4 | 链 板 | 规格形式 (毫米) | 75×640mm边双链 |
链距(毫米) | 600 | ||
节距(毫米) | 640 | ||
重量(千克/米) | 31.6 | ||
5 | 槽宽 | 规格形式 (毫米) | 685 |
6 | 电 动 机 | 型号 | YBk3-180L-4 |
功率(千瓦) | 22 | ||
转速(转/分) | 1480 | ||
电压 | 660V/1140V | ||
7 | 机器总重(吨) | 8 | |
8 | V带 | 型号 | MVSPA2769 |
标准号 | MT374-2008 | ||
9 | 减 速 器 | 型号 | DCY315-20 |
三、加工制造
根据设计的图纸进行工艺编制和生产制造,在保证强度及准确度的前提下,选用的常用材料进行加工,多次制作工装夹具,并为专业化生产打下了很好的前提。由于是首台产品的研发,通过多次开专业会进行研讨,在优化结构的同时,用最节约的工艺流程和生产流程,来保证设备的精准度、美观度。按时完成、保质保量的完成生产制造。由于是煤矿井下设备,必须要取得煤矿安全标志后才能下井使用,我们主动联系安标中心,在安标中心的大力支持下,经过多次交流与沟通,最终确定了新设备的名称与安标证书,也是SDG685/22型煤水分离上料机(上料机)。同年取得了专利证书。
四、维护及保养
上料机在使用过程中,要定期润滑回转部件,并检查各部件运行情况,发现异常情况,要及时查明原因并处理,不能带病作业。易损件要根据使用周期进行定期更换,从而保证设备的使用效率。
五、前景分析
全国煤矿井下使用沉淀池的单位有很多,根据煤矿开采的规模大小,可以选用不同型号的设备,市场前景较好。本项目建设后,此设备生产能力达到19吨/小时,可有效降低煤矿清淤成本,同时提升粉煤二次打捞再利用,预计可为企业创造经济效益100万元/年,进一步降低了企业生产成本,增强了企业的竞争力。
参考文献
[1]《机械设计》[S].华中科技大学出版社,2001,2
[2]王文斌等《机械设计手册》[S],北京:机械工业出版社 ,2004.8
[3] 委员会编《机械设计手册》[S],化学工业出版社
[4] 谢锡纯、李晓豁《矿山机械与设备》[Z],徐州:中国矿业大学出版社,2000.5
[5] 毛君《煤矿固定机械及运输设备》[Z],北京:煤炭工业出版社,2008.1