那 铭

（汾西矿业宜兴煤业，山西 孝义 032300）

引言

带式输送机是实现矿井井下原煤运输的关键设备，驱动系统是带式输送机得以运转的动力源，驱动系统运行效率及可靠性制约、影响带式输送机工作效率，甚至影响井下煤炭生产[1-3]。山西某矿井下原煤运输系统包括10 部带式输送机，随着矿井采掘生产范围增加，带式输送机使用量及铺设距离等均不断增加。矿井使用最早的一部带式输送机使用年限超过20 年，最晚的一部于2019 年4 月布置使用。由于矿井带式输送机安装时间跨度较大，导致输送机驱动系统结构类型多样，具体包括液力耦合器+电机、CST+电机、变频器+电机+减速器、变频器+永磁电机等。随着矿井采掘新设备应用推广，生产规模明显提升，带式输送机运输系统运载量及运输长度不断增大，部分带式输送机处于超载运行状态，驱动系统故障频发，给矿井原煤运输工作高效开展带来影响[4-6]。为使得井下带式输送机运输系统更好地工作，需依据现场实际情况对部分带式输送机驱动装置进行改造升级。

1 矿井带式输送机运输系统概况

1.1 带式输送机概况

依据矿井井下开拓巷道及回采巷道等布置情况，在现阶段主采的2 号、3 号、5 号及7 号煤层内均布置有运输大巷，不同煤层采掘工作面生产的原煤通过煤仓连接。井下带式输送机运输系统共计布置10 部带式输送机，总运输长度达到39 872 m，其中有2 部带式输送机驱动系统采用液力耦合器+电机方式，带式输送机使用年限超过20 年；3 部带式输送机驱动系统采用CST+电机方式，使用年限超过15 年；2 部带式输送机驱动系统采用变频器+电机+减速器方式，使用年限超过8 年；3 部带式输送机采用变频器+永磁电机方式，使用年限接近2 年。

1.2 带式输送机驱动系统改造升级必要性分析

为使得整个带式输送机运输系统更为高效运行，需要对部分较为落后的带式输送机驱动系统进行升级改造，淘汰落后系统并尽量实现带式输送机驱动系统结构统一，降低后续维护成本。根据矿井井下生产实际情况，带式输送机驱动系统改造升级必要性主要体现为以下几个方面[7-8]：

1）部分带式输送机驱动系统组件逐渐老化，传动装置故障发生率较高，导致带式输送机维护保养等成本较高且工作量较大，需要对驱动系统进行改造升级。

2）部分带式输送机服役时间超过10 年，随着带式输送机驱动技术不断发展，带式输送机原驱动装置使用产生的价值呈降低趋势，不利于矿井原煤高效运输，需要对驱动装置进行改造升级。

3）部分带式输送机驱动系统传动环节较多，传动效率较低，导致驱动装置整体能耗较高，会导致带式输送机运行能耗整体较大，不利于降低带式输送机整体运行能耗，需要将驱动系统改造升级为动力传递环节相对较少的直驱装置。

4）3 部带式输送机使用CST+电机驱动方式，由于CTS 装置使用时限较长加之设备工作负载大、工作环境恶劣，导致CTS 装置出现一定程度渗油、漏油情况，不仅需要频繁地对驱动装置进行维护，而且会进一步恶化、污染井下环境。

2 带式输送机驱动装置改造升级方案

在对矿井带式输送机驱动系统综合分析的基础上，分析现阶段主流的带式输送机驱动系统，具体提出2 种驱动装置改造升级技术方案：方案1，将带式输送机驱动装置统一改造升级为永磁电机+变频器驱动方式；方案2，将带式输送机驱动装置统一改造升级为变频永磁一体机。本小节就重点对两种改造升级方案及其应用对比结果进行分析。

2.1 改造升级方案1

采用此种方式时，需要将7 部采用其他驱动装置的带式输送机统一改造升级为永磁电机+变频器方式，具体改造升级后带式输送机驱动系统结构如图1所示。驱动装置连接方式为变频器+永磁电机+联轴器+滚筒方式。采用此种改造升级方案时，需要对应增加变频器、装置架及冷却装置等，取消原有的减速器及高速联轴器；由于驱动装置电机输出轴轴径出现变化，因此也需要更换对应的低速联轴器；同时需要在带式输送机机头位置新掘进硐室用以安装变频器。

图1 方案1 改造升级后驱动系统结构示意图

2.2 改造升级方案2

此种改造升级方案是将7 部带式输送机统一改造升级为变频永磁一体机，具体驱动系统连接方式如图2 所示，连接结构为变频永磁一体机+联轴器+滚筒。采用此种方案时，需要增设对应的驱动架、冷却装置，由于电机与变频器集成，因此不需要单独掘进变频器安装硐室。

图2 方案2 改造升级后驱动系统结构示意图

2.3 驱动改造方案对比分析

上述所提带式输送机改造升级方案各有其自身的优点，需要依据现场情况对2 种改造升级方案进行优选，以便确定最为适合井下实际情况的驱动方案。通过比对分析，得到2 种改造升级方案对比结果为：

2.3.1 方案1 优缺点

采用方案1 作为升级改造方案时，永磁电机、变频器相对独立，设备结构较为简单，后期运行时故障发生率较低，且维护保养工作量、投入等较小，对维护保养工作人员专业技术要求程度有所降低。但是由于永磁电机、变频器相对独立，驱动装置占用空间较大，需要布置新的独立场所用以放置变频器。

2.3.2 方案2 优缺点

方案2 采用的变频永磁电机集成有变频器、永磁电机，具有占用空间小、功率高等优点。但是变频永磁电机设备结构相对较为复杂，后续维护保养费用、工作量等均有所增加，同时对维护保养人员专业素质要求也较高，设备较为昂贵。

具体上述2 种改造升级方案比对结果见表1。

表1 不同改造升级方案对比结果

2.3.3 改造升级方案确定

通过综合比对并结合现场实际情况，提出采用方案1，即将7 部采用带式输送机驱动装置统一改造升级为永磁电机+变频器方式。通过对带式输送机驱动装置改造后，驱动装置运行稳定性及可靠性有所提升，可提高井下原煤运输效率及安全保障能力。

3 结语

带式输送机驱动系统平稳、高效运行是实现原煤高效运输的基础，文中对矿井原有带式输送机驱动存在问题进行分析，并依据现场实际情况提出针对性改造升级方案再进行优选，最终确定采用永磁电机+变频器方式改造升级部分带式输送机驱动系统。经现场实施后，带式输送机运行可靠性有所提升，不仅有助于驱动系统后续保养、维护工作开展，而且驱动系统较为先进，可在一定程度上提升原煤运输系统自动化及信息化程度。