摘要：為了提高刮板輸送機運行可靠性，針對5603綜放工作面使用的SGB-630/2×150刮板輸送機存在電機功率不平衡、刮板鏈張力異常等問題，提出一種變頻控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)以S7-1500PLC為核心，使用ET200SP從站對機尾、機頭異步電機、變頻器以及刮板鏈張緊情況進行監(jiān)測，并詳細(xì)對該變頻控制系統(tǒng)構(gòu)成、硬件以及軟件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計?，F(xiàn)場應(yīng)用后，該變頻控制系統(tǒng)上位機可實時對刮板輸送機運行情況進行監(jiān)測，并實現(xiàn)了刮板機多級驅(qū)動功率平衡，取得較為顯著的應(yīng)用成果。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機；變頻器；控制系統(tǒng)；多機驅(qū)動；功率

平衡刮板輸送機不僅用于采面煤炭運輸，而且為采煤機往返移動以及液壓支架移動提供支撐。受到煤層賦存地質(zhì)條件、割煤速度等影響，刮板機在重載、輕載以及空載等工況間相互轉(zhuǎn)換[1-2]。當(dāng)刮板輸送機重載直接啟動時，電機電流會遠(yuǎn)超額定工作電流，不僅容易導(dǎo)致保護誤動作，而且會對刮板輸送機驅(qū)動裝置中的鏈輪傳動機構(gòu)有較大的機械沖擊[3]。因此，為了確保刮板輸送機在各種工況下均可平穩(wěn)啟動，一般通過采用液力耦合器、雙速電機、變頻控制器以及CST軟啟動裝置等相互配合實現(xiàn)刮板輸送機軟啟動，并通過變頻控制系統(tǒng)控制刮板輸送機運行，變頻控制系統(tǒng)對刮板輸送機運行可靠性及運行效率有顯著影響[4-5]。而現(xiàn)階段綜采工作面刮板輸送機變頻控制系統(tǒng)往往存在操作繁瑣、人機界面復(fù)雜以及經(jīng)濟性不高等問題[6]。為此，文中提出一種基于S7-1500PLC的變頻控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)多機驅(qū)動功率平穩(wěn)，而且可優(yōu)化刮板輸送機運行負(fù)載，操作界面相對簡單，可在一定程度上提高刮板輸送機運行效率及可靠性。

1工程概況

山西某礦5603綜放工作面開采6號厚度3.5~6.8m，煤層賦存不穩(wěn)定，采高2.8m，刮板輸送機型號為SGB-630/2×150。在采面開采時刮板輸送機運輸?shù)拿禾苛孔兓^大，時長出現(xiàn)重載停機問題，給采面正常煤炭運輸帶來一定的影響。具體采用使用的SGB-630/150刮板輸送機結(jié)構(gòu)見圖1，主要結(jié)構(gòu)包括有機頭及機尾鏈輪、刮板鏈、溜槽、異步電機、聯(lián)軸器、減速器等。在機頭、機尾各布置一臺異步電機，使用減速器、聯(lián)軸器拖動鏈輪工作，帶動溜槽內(nèi)刮板鏈運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)煤炭運輸，具體刮板輸送機驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)見表1。受煤層厚度變化等因素影響，刮板輸送機在重載、輕載以及空載等條件下啟動、制動時，會對刮板輸送機機頭、機尾異步電機功率平衡、刮板鏈張力等有較大影響。如何確保5603綜放工作面內(nèi)刮板輸送機在各種工況刮板鏈均有足夠張力以及平穩(wěn)啟動，是確保采面高效生產(chǎn)需要解決的現(xiàn)實問題。

2刮板輸送機變頻控制分析

1.刮板驅(qū)動

刮板取料機的驅(qū)動系統(tǒng)主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是采用立式電機——減速器，力矩臂安裝，布置于轉(zhuǎn)臺內(nèi)部，刮板臂與轉(zhuǎn)臺連接鉸軸位于轉(zhuǎn)臺外側(cè)。另一種是驅(qū)動布置于鉸支點外側(cè)，通軸式結(jié)構(gòu)（鉸軸、驅(qū)動軸為一根軸），在外側(cè)布置驅(qū)動。該結(jié)構(gòu)的好處是采用臥式電機減速器，便于檢修，缺點是鏈輪軸較長，制作成本高。而立式電機減速器缺點是檢修不方便，而且減速器需要增加輔助潤滑裝置，但軸的長度可以相對縮短，有條件時還可以縮小軸的外徑。而根據(jù)實際應(yīng)用情況，刮板驅(qū)動采用臥式減速機結(jié)構(gòu)的形式最多。

2.取料臂

取料臂是刮板取料機的主要鋼結(jié)構(gòu)部件，與刮板、鏈條、鏈輪、驅(qū)動裝置等部件共同完成取料作業(yè)，為了減少設(shè)備造價和安裝運輸成本，刮板臂的結(jié)構(gòu)形式成為制造、施工人員所關(guān)注的問題。目前，桁架式取料臂和圓管式取料臂成為大型取料機的主要結(jié)構(gòu)形式，而節(jié)省材料，減少設(shè)備造價和安裝運輸成本已成為刮板臂結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造、施工人員所關(guān)注的重要問題。近年來，隨著取料量的逐漸增大，桁架式取料臂和圓管式取料臂頗受設(shè)計師們的青睞。刮板取料機的取料臂有兩種結(jié)構(gòu)形式：桁架式、鋼管式。

（1）桁架式取料臂

桁架式，刮板和鏈條在桁架上下的導(dǎo)槽內(nèi)運行，該結(jié)構(gòu)由于臂架可以采用折線形從而降低鏈輪齒數(shù)，但該結(jié)構(gòu)和圓管式同樣需要大直徑的鏈輪。

摘要

刮板輸送機是綜采工作面配套設(shè)備的重要組成部分,是煤炭裝運的第一個環(huán)節(jié)。因此，刮板輸送機的輸送能力在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。然而，我國生產(chǎn)技術(shù)落后，目前設(shè)計生產(chǎn)的刮板輸送機裝機功率小,輸送能力低,運輸距離短，耐久性差,可靠性低，壽命短。綜合分析我國刮板輸送機的使用現(xiàn)狀，設(shè)計制造高性能的刮板輸送機迫在眉睫。本文首先綜合比較了各種類型輸送機的特點，根據(jù)實際情況選用了中單鏈型刮板輸送機。而后，對中單鏈型刮板輸送機進行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。對機頭傳動裝置、過渡槽、中部槽、刮板鏈、刮板、鏈輪、機尾等主要部件進行了技術(shù)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成了中單鏈型刮板輸送機的整體設(shè)計。此次設(shè)計的中單鏈型刮板輸送機左右兩側(cè)對稱，可以在兩側(cè)壁上安裝減速器，以適應(yīng)左、右采煤工作面的需要。另外，可以很容易將機尾改裝成機頭，而適應(yīng)各種特殊情況。此次設(shè)計的中單鏈型刮板輸送機的特點是結(jié)構(gòu)簡單,受力均勻,運行平穩(wěn),摩擦阻力小,溜槽利用率高，彎曲性能好,不易出現(xiàn)堵塞，具有很強的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機；中部槽；圓環(huán)鏈

Subject:DesignofTheCenterSimpleChainScraperConveyer

Speciality:MechanicalDesignandManufacturing&TheirAutomation

Name:

摘要：煤礦井下工況惡劣，刮板轉(zhuǎn)載機受結(jié)構(gòu)缺陷、維修問題的影響，往往會發(fā)生故障，影響煤炭輸送。為消除這一問題，從轉(zhuǎn)載機存在問題、改造方案、應(yīng)用效果等方面進行探討，對轉(zhuǎn)載機的擋煤板、中部槽、電纜架、抬升裝置等進行了設(shè)計改造。經(jīng)過改造后轉(zhuǎn)載機故障率明顯下降。

關(guān)鍵詞：刮板轉(zhuǎn)載機；結(jié)構(gòu)改進；擋煤板；抬升裝置

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，煤礦井下的安全生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)了機械化和自動化，在煤礦開采以及運輸?shù)倪^程中，從工作面采下的煤炭首先經(jīng)由刮板輸送機將其運送到機頭，然后在機頭位置處卸載，再由轉(zhuǎn)載機將煤炭運送到破碎機上，將原煤破碎成合適的大小，便于運輸和裝載，這一過程都是沿著刮板輸送機上的刮板鏈進行的，該過程完成后，將轉(zhuǎn)載機機頭處的煤炭運送到皮帶運輸機的機尾處，從而使煤炭進入運輸系統(tǒng)中，提升到地面［1］。由此可見，刮板轉(zhuǎn)載機在煤礦井下的安全生產(chǎn)中起著重要的作用，它通過與工作面皮帶運輸機以及原煤破碎機等配套使用，可以將轉(zhuǎn)載機的機頭與小車連接，從而使轉(zhuǎn)載機隨著小車的運動而進行整體的移動，并跟著采煤工作面的逐漸延伸而進行布局上的調(diào)整，以完成原煤的運輸工作［2］。但是在實際應(yīng)用過程中，由于煤礦井下復(fù)雜的地質(zhì)條件以及施工環(huán)境等，刮板轉(zhuǎn)載機存在著不少的運行問題，因此為了促進煤礦的安全生產(chǎn)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，對刮板轉(zhuǎn)載機進行了相關(guān)技術(shù)優(yōu)化和改造。

1刮板轉(zhuǎn)載機運行中存在的問題

1.1結(jié)構(gòu)上存在的問題。在對煤炭進行運輸?shù)倪^程中，由于煤塊的下落以及飛濺等，煤塊經(jīng)常撞擊轉(zhuǎn)載機的擋煤板，使連接護板之間的焊接接口斷裂，從而造成內(nèi)部焊接襯板的脫落，影響刮板轉(zhuǎn)載機的正常運行；且由于該轉(zhuǎn)載機的機頭部和動力裝置部分的重力比較大，在使用時會造成機頭端的支撐力不夠，同時當(dāng)轉(zhuǎn)載機的機頭與皮帶運輸機的機尾在伸縮過程發(fā)生擠壓時，會導(dǎo)致刮板轉(zhuǎn)載機的磨損，使其出現(xiàn)故障甚至停機，此外鏈輪下方回轉(zhuǎn)板處也經(jīng)常與刮板發(fā)生碰撞摩擦，不僅產(chǎn)生了噪聲，還致使刮板磨損的程度加大，減少了刮板的使用時間；其次由于井下環(huán)境復(fù)雜，刮板轉(zhuǎn)載機的電纜線通常布置不合理，安裝難度大，不僅加重了運輸?shù)呢?fù)擔(dān)，還增加了工作人員的維修作業(yè)量［3］。1.2制造維修技術(shù)上存在的問題。由于焊接強度不夠、焊接材料選擇不當(dāng)?shù)?，其刮板轉(zhuǎn)載機機頭以及鏈道等磨損嚴(yán)重的部位常常會發(fā)生斷裂，從而導(dǎo)致刮板轉(zhuǎn)載機的性能不穩(wěn)定，出廠質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)；其次磨損部位在制造時所采用的鋼板耐磨性不高，且在對蓋板、擋板以及聯(lián)接件等進行修復(fù)時處理不及時，使這類部件在損耗嚴(yán)重的情況下超負(fù)荷工作，增加了刮板轉(zhuǎn)載機的負(fù)擔(dān)以及運行的危險性［4］；除此之外，沒有及時清洗動力部內(nèi)部的各部件，且未及時掌握其軸承等的潤滑情況，致使?jié)櫥腿笔?，磨損加重。

2刮板轉(zhuǎn)載機結(jié)構(gòu)的技術(shù)優(yōu)化改造

1刮板輸送機制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

刮板輸送機屬于綜采設(shè)備的重要組成部分，其通過融合傳感器技術(shù)與計算機和自動控制技術(shù)實現(xiàn)機電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，通過機械的自動化處理將煤礦工人從繁重的勞動中解放出來，同時還大大增強了生產(chǎn)效率與生產(chǎn)穩(wěn)定性，對于實現(xiàn)煤礦的綜合開采效率提升、促進行業(yè)發(fā)展都具有一定的幫助。當(dāng)前我國的刮板輸送機制造業(yè)的發(fā)展水平與發(fā)達(dá)國家依然存在一定差距，特別是在生產(chǎn)效率方面具有一定的技術(shù)差別，但是由于我國十分重視刮板輸送機的安全管理，實際安全事故發(fā)生率已經(jīng)逐步控制在3%以內(nèi)，實現(xiàn)了安全可靠的發(fā)展需要[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及機電一體化應(yīng)用水平的不斷完善，未來刮板輸送機的發(fā)展趨勢一定是向著全自動化與智能化的方向靠攏，通過融入CTS可控驅(qū)動裝置來實現(xiàn)自動軟啟動以及使用ACTS自動調(diào)鏈裝置來進行隨動鏈條收緊，這樣一來不但可以提升刮板輸送機運行的效率與穩(wěn)定性，還可以降低故障發(fā)生幾率，同時對工況進行監(jiān)測和反饋，降低生產(chǎn)安全風(fēng)險與隱患。

2我國刮板輸送機制造業(yè)存在的問題

2.1陳舊設(shè)備的更換問題。我國刮板輸送機制造業(yè)的發(fā)展起步時間較晚，正式開始生產(chǎn)的刮板輸送機來源于20世紀(jì)70年代左右，當(dāng)時由于生產(chǎn)力水平低以及科學(xué)理論指導(dǎo)相對匱乏，生產(chǎn)出的一大批具有安全生產(chǎn)隱患以及生產(chǎn)力較為低下的設(shè)備，后來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及外來技術(shù)的不斷影響，當(dāng)前盡管刮板運輸機的運行穩(wěn)定性與安全性已經(jīng)取得了明顯的提升，但是一些煤礦為了縮減成本，降低資金投入，依然在使用一些較為陳舊的設(shè)備，不但消耗資源同時還存在著一定的生產(chǎn)隱患，不利于我國煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，如何處理這些陳舊設(shè)備，提升企業(yè)的綜合競爭力也成為當(dāng)前切實需要考慮的問題[2]。2.2自動化與智能化建設(shè)不足。在CST軟啟動系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用上，德國DBT公司早年研發(fā)成功的設(shè)備就已經(jīng)具有優(yōu)良的運轉(zhuǎn)性能，通過行星減速器以及摩擦離合器的應(yīng)用在加上電液自動控制系統(tǒng)的影響，不但可以對設(shè)備進行軟啟動，還可以對內(nèi)部裝置形成良好的過載保護，從而防止鏈條被卡主時燒毀電機。而我國在這方面的研發(fā)成果幾乎處于空白狀態(tài)，曾經(jīng)也有公司對這種技術(shù)進行過研發(fā)，但是基本都以失敗告終，至今沒有與之對應(yīng)的軟啟動系統(tǒng)。美國JOY公司也曾經(jīng)在自動調(diào)鏈裝置的研發(fā)中取得了技術(shù)突破，通過自動測量和識別鏈條的張力與運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行傳感器的準(zhǔn)確控制，實現(xiàn)了隨動預(yù)收緊的效果。我國對這項技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)著手在研究，一些公司也取得了一定的研究進展，但是由于機電一體化的理論體系建設(shè)薄弱，這對于我國實現(xiàn)煤礦行業(yè)的全面智能化與自動化帶來不利影響。

3機電一體化技術(shù)對提升我國刮板輸送機制造水平的重要性

就當(dāng)前我國刮板輸送機的制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，整體發(fā)展水平低、不平衡以及缺乏設(shè)計創(chuàng)新性是其主要存在的問題。為了進一步提升刮板輸送機的制造水平，提升我國工作面刮板輸送機的運行穩(wěn)定性與工作安全性，就必須要繼續(xù)發(fā)展機電一體化技術(shù)，特別是高精尖領(lǐng)域的機電一體化技術(shù)，實現(xiàn)計算機、信息處理以及傳感自動化技術(shù)的綜合運用，通過融入信息化以及智能化的內(nèi)容，提升刮板輸送機的自我調(diào)節(jié)能力。1）自動調(diào)鏈與軟啟動。由于隨著時代的不斷進步與發(fā)展，當(dāng)前我國煤礦企業(yè)都在加快建設(shè)集約化生產(chǎn)與規(guī)模化生產(chǎn)，通過產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)改革與外部整合等方式集中主要生產(chǎn)力，提升生產(chǎn)效率，優(yōu)化內(nèi)部生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。企業(yè)在提升生產(chǎn)效率的同時還可以對生產(chǎn)成本進行有效控制，而相應(yīng)的刮板運輸機也向著大功率、長距離以及自動化的方向發(fā)展，隨著輸送能力的增加，刮板運輸機還需要更高的驅(qū)動能力以及自動控制水平，這時就需要加入自動調(diào)鏈系統(tǒng)與可控制的軟啟動技術(shù)，這兩種技術(shù)的應(yīng)用主要是通過改善刮板輸送機的運行穩(wěn)定性實現(xiàn)主電機空載的啟動效率以及在負(fù)載情況下的啟動可靠性來實現(xiàn)提升刮板輸送機的整體運行壽命[3]。另外，自動調(diào)鏈裝置最大的優(yōu)勢就是可以實現(xiàn)隨動調(diào)節(jié)刮板鏈條的松緊，不會由于松緊度調(diào)節(jié)不合理或者運行過程中應(yīng)力集中出現(xiàn)鏈條崩斷的情況，不僅可以延長鏈條的壽命周期，降低更換時間，而且可以提升企業(yè)綜合經(jīng)濟效益。2）刮板輸送機的自動工況檢測與技術(shù)診斷。刮板輸送機的自動工況檢測系統(tǒng)與故障技術(shù)診斷系統(tǒng)的建立對于完善刮板輸送機的流程優(yōu)化，降低故障發(fā)生概率與安全風(fēng)險，提升綜合經(jīng)濟效益都具有一定的幫助。其應(yīng)用過程中主要依靠融合傳感器技術(shù)與自動化控制技術(shù)來實現(xiàn)對信息的捕捉和收集，然后通過計算機進行集中運行和處理，對于故障進行報警或直接進行排除，這樣可以大大降低從業(yè)人員的勞動強度與工作人數(shù)，提升工作效率，通過對刮板輸送機的隨動監(jiān)控還可以對電氣控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)進行隨時故障識別與診斷，從而實現(xiàn)更高水平的智能化與信息化。3）綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用。刮板輸送機未來的發(fā)展趨于智能化與自動化，作為綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用，必須要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機的內(nèi)部控制技術(shù)實現(xiàn)整個綜采工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，這樣一來甚至可以做到零人工生產(chǎn)，大大提升了綜采設(shè)備的運行性能，降低了人工生產(chǎn)過程中操作失誤以及工作疲勞所帶來的生產(chǎn)風(fēng)險與安全風(fēng)險，同時還可以通過協(xié)調(diào)各部分設(shè)備之間的工作關(guān)系來實現(xiàn)工作面的自動化生產(chǎn)，為企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益以及品牌信譽，促進行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。

1破碎工藝處理

針對沾濕物料的破碎處理，需要充分考慮其本身的物理性能，考慮到氣候變化等因素，針對不同的物料，需要選擇不同類型的破碎機并加以不同的處理：針對粘土、高硅沙土、鐵礬土、鋁礬土進行處理時，最好選擇輥齒破碎機和沖擊式破碎機；處理頁巖、砂巖、火山灰等時，首先使用前段波動篩分輥，之后使用反擊式破碎機；處理凍土、凍濕煤灰等凍結(jié)的沾濕物料時，需要首先使用沖擊式破碎機，后結(jié)合前段波動篩分輥與反擊式破碎機；針對原煤的處理可使用環(huán)錘式破碎機。

2預(yù)均化和存儲工藝

沾濕物料預(yù)均化處理時如果粘土水分適當(dāng)且與粘土的比例控制良好時，一般能夠達(dá)到額定的取料能力。但是在實際工作的過程中會遇到粘土水分過大，混合料中粘土比例過高等情況，在刮料時往往難以取料，物料不容易下落，不能夠按時完成取料的任務(wù)，影響了正常的取料進度。針對這種問題，在技術(shù)處理方面，需要將料粑液壓缸的壓力從4.5MPa上調(diào)刀片8.5MPa；使用硬聯(lián)接的方式來連接架桁架來增加料粑刮料時候的壓力；使用粑齒之間加焊聯(lián)結(jié)鋼管將粑齒刮料刮平形成凸塄。但也有經(jīng)驗表面，僅僅通過上述工藝處理并不能達(dá)到預(yù)期的處理效果，因此針對不同類型的沾濕物料進行處理時，需要合理的選擇取料機。比如針對粘土、鋁礬土、鐵礬土、砂巖、火山灰、頁巖、水分高原煤等材料進行處理時，需要考慮到這些材料的水分比較大并且灰分較高，足以好使用側(cè)式懸臂刮板取料機；如果采用端取橋式取料機，需要保證粑料裝置帶有刮料系統(tǒng)；針對砂巖、火山灰、粉砂巖、水分小原煤進行處理時，可以使用端取橋式取料機進行處理。如果沾濕物料的水分大且塑性知識較高時，一般使用端取橋式取料機加以處理，在進行處理的過程中，需要把握以下幾點：需要保證取料機料粑上的驅(qū)動裝置具有較大的驅(qū)動功率，這樣就能夠有效的避免取料過程中阻力過大的問題，保證取料的過程順暢；在進行附加生產(chǎn)時，需要使用具有豎向粑料效果的刮料輸送裝置；粑齒的形態(tài)需要適當(dāng)加以改良，最好改為橫向圓鋼或者是犁形粑齒。并且要在靠近刮料一面的底端增設(shè)粑齒，這樣能夠提高取料的效率，有效的避免物料堆積的問題；保證刮板輸送機的刮板厚度、刮板與鏈條連接板的厚度充足，以避免出現(xiàn)變形等情況。同時，刮板的側(cè)面需要加粑齒，以避免松料、刮料等問題；在設(shè)計堆料時，需要以45度計算休止角，取料機的粑架有效傾斜角度需要控制在40-45度之間。

3配料站工藝設(shè)計

在原料配料方面，為了保證精度，有兩方面的問題值得注意，一方面是需要選擇高精度的定量給料機。另一方面是需要保證物料在卸料的過程中順暢，防止發(fā)生堵塞的情況。針對配料倉和定量給料機的處理：將石灰石和沾濕物料一同進行預(yù)配料時，容易發(fā)生物料離析的情況，混合料很容易發(fā)生下料不暢、堵塞的情況。在混合物料入庫時，石灰石會滑到庫邊，沾濕物料落到中心位置，在泄露時，會出現(xiàn)堵塞的情況。并且這二者共同加以處理容易導(dǎo)致混合物料的化學(xué)成分不穩(wěn)定，加大了配料的難度。為了保證配料工作的治療，保證運料磨正常的運轉(zhuǎn)，需要注意以下幾點：對各項物料進棚存儲，以盡量的避免雨水天氣對物料的水分含量的影響。針對出倉口，需要進一步擴大出倉口的面積，使用板喂機強制出料。結(jié)合目前的工作經(jīng)驗來看，解決方案也有以下幾種：配料倉+板喂機+T20定量給料機。板喂機寬度1.6m，入料口為1.3m*4m，能夠達(dá)到最佳的卸料狀態(tài)。但是這種方案也并非完美，很難對物料的輸送和精度進行控制，因此在給料時，需要有工人在現(xiàn)場對板喂機的速度和上邊溢出的物料進行控制和清理；無阻卸料器+定量給料機。這種方案一般應(yīng)用于軟質(zhì)物料，并且容易磨損刮料器，維修設(shè)備所需要的花費比較高，因此應(yīng)用并不是十分的廣泛。無阻卸料器的使用主要針對粘土、鐵粉、濕煤粉等，如果將其應(yīng)用于頁巖、砂巖等材料時，磨損很大。而粘土在使用時，也容易出現(xiàn)動力不足，阻塞的問題。通過增加壓縮空氣吹堵裝置，能夠很大程度上改善這個問題，也能夠提高卸料的精度；配料倉+卸礦式皮帶秤。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)實現(xiàn)無人值守，且設(shè)備費用較低，具有較高的經(jīng)濟效益。卸礦式皮帶秤的設(shè)備重量比較輕且計量精度高，運行和維修的費用比較低。從結(jié)構(gòu)來看，卸礦式皮帶秤的結(jié)構(gòu)簡單，具有高耐磨性，從工藝布置上能夠降低土建構(gòu)筑物高度。

1罐體的設(shè)計、制作、檢驗控制

1.1濃縮機前期的設(shè)計及準(zhǔn)備

公司內(nèi)部商定，設(shè)計部負(fù)責(zé)污水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計、濃縮機裝配圖設(shè)計、罐體設(shè)計、刮泥機系統(tǒng)圖紙的確認(rèn)；刮泥機系統(tǒng)的設(shè)計和制作，由某專業(yè)廠家完成，在投標(biāo)報價時，將一份詳細(xì)的技術(shù)附件交給該制造廠，包括：初定的濃縮機裝配圖、設(shè)計工藝參數(shù)、油漆及包裝要求等；為滿足運輸要求，需將罐體設(shè)計成兩半拼裝式，支腿為拆卸式，用高強度螺栓聯(lián)接，并采用外框架的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部僅保留溢流槽，事先為工作橋、保溫等設(shè)計支撐件；設(shè)計人員對罐體設(shè)備聯(lián)接法蘭和支腿進行了強度計算，并將濃縮機裝配圖和設(shè)計計算書遞交給業(yè)主審批，經(jīng)過幾輪修改，審批通過；將確定的裝配圖交給分包商進行專項設(shè)計，內(nèi)部審核通過后再遞交業(yè)主審批，讓分包依據(jù)業(yè)主的意見進行修改，直至審批通過。

1.2編制《罐體制作的技術(shù)方案》

1.2.1編制罐體制作工藝流程圖

1.2.2編制不銹鋼罐體制作管理的基本規(guī)定：不銹鋼原材料應(yīng)標(biāo)記清楚，與碳素鋼材料嚴(yán)格隔離，不銹鋼板表面加貼塑料保護膜；設(shè)置專用的生產(chǎn)場地，地面鋪設(shè)橡膠板，與碳素鋼制品嚴(yán)格隔離。使用專用的吊夾具以及工裝設(shè)備，組裝過程所需的楔鐵、墊板等用具與殼體材料相適應(yīng)；焊縫坡口打磨至金屬光澤，并用酒精將接頭處的油污等清洗干凈；在焊縫兩側(cè)100毫米范圍刷石灰水層，以易清除飛濺物；挑選技能好的工人，經(jīng)技術(shù)方案交底后，才能參與儲罐制作。

1煤礦機電設(shè)備配套的原則

煤礦企業(yè)要想最大程度地發(fā)揮出采煤工作面機電設(shè)備功效，做好其配套非常重要。煤礦企業(yè)在采煤工作面機電設(shè)備配套中應(yīng)采取以下四方面原則：第一，煤礦生產(chǎn)相互配套原則。煤礦生產(chǎn)相互配套原則主要指企業(yè)在采煤工作面機電設(shè)備選擇上必須基于相互配合，提升采煤工作效率為目標(biāo)進行設(shè)備的選用。結(jié)合實踐來看，基于該原則進行采煤工作面機電設(shè)備選擇時，應(yīng)采取割煤機、鑿巖機、落煤以及皮帶傳輸系統(tǒng)相結(jié)合的采煤工作面機電設(shè)備配套。此外，為了提升煤礦開采效率與質(zhì)量，割煤機應(yīng)選用人機一體型，鑿巖機則使用軸壁式，這樣一來不僅可以有效應(yīng)對質(zhì)地較硬的煤層開采，同時其所具有的高功率對于效率提升也有所幫助，之后利用皮帶運輸系統(tǒng)把落煤回采到井底煤倉，最后針對落煤處理上應(yīng)與放煤軌道進行運輸，這樣才能有效降低采煤人員的工作量。第二，性能配套原則。煤礦回采工作面機電設(shè)備性能配套可以使設(shè)備在緊密協(xié)作情況下有效提升回采工作效率以及安全性。第三，空間配套原則。采煤工作面機電設(shè)備空間配套原則主要是針對回采區(qū)采煤與留空方式，比如留煤柱空間位置，通過空間配套原則不但可以保障采煤工作面具有較好空間，確保各項工作得以有序發(fā)展，并且對于采煤工作效率與質(zhì)量也能大幅提升。第四，維持壽命配套原則。機電設(shè)備都有一定的使用壽命，為了延長采煤工作面機電設(shè)備使用壽命，煤礦企業(yè)應(yīng)采取維持壽命配套原則，即在結(jié)合機電設(shè)備使用周期前提下采取跟班推進，這樣既有助于實現(xiàn)延長使用壽命，同時也不會影響采煤工作地有序開展。

2采煤工作面“三機”設(shè)備的選型原則

2.1采煤機的選型原則。采煤機的選型需根據(jù)采煤作業(yè)環(huán)境及工程需要進行選擇，通常需在選擇前，進行系統(tǒng)化的地質(zhì)勘查，在保障地質(zhì)環(huán)境符合采煤標(biāo)準(zhǔn)后，可進行煤礦環(huán)境的基本評估，并最終根據(jù)評估的數(shù)據(jù)來進行采煤機的選擇工作。采煤機選擇所需考慮的要素較多，同時數(shù)據(jù)信息對于采煤機選擇影響較大，在此過程中需注意采煤機維修及管理的便捷性，從而使采煤機在實際的運行過程中能夠切實的發(fā)揮其實際作用。2.2刮板輸送機的選型原則。落煤的實際生產(chǎn)力對于落版輸送機的選擇產(chǎn)生較大影響，所以在對刮板輸送機進行選擇時，首先必須要保證所選擇的刮板輸送機能夠達(dá)到采煤工作面的落煤生產(chǎn)能力要求，還要能夠達(dá)到工作面最大生產(chǎn)能力乘以1.2的不均衡系數(shù)。其次，必須要重視刮板輸送機的技術(shù)特點、工作面的實際傾斜角度、實際采煤輸送量等因素，這些均對輸送機的鋪設(shè)長度有著決定性作用。最后，必須確保所選的刮板輸送機能夠與采煤機相匹配，其底部機槽結(jié)構(gòu)能夠與具體采煤工作面情況相契合。2.3液壓支架的選型原則。在對液壓支架進行選擇時，首先，應(yīng)當(dāng)確保所選支架的支護強度能夠與采煤工作面礦壓支護強度有效結(jié)合，保證該設(shè)備支撐能力與在運行過程中形成的阻力可以支撐巖層移動時所產(chǎn)生的壓力。并且還需盡量控制空頂區(qū)域的頂板移動范圍最小。其次，應(yīng)盡可能確保所選液壓支架的支護截面能夠有效結(jié)合通風(fēng)口位置，保證在采掘時能夠滿足對風(fēng)量的需求，值得注意是要嚴(yán)格控制風(fēng)速，始終維持其在規(guī)定范圍之內(nèi)。再次，要結(jié)合煤層的具體情況來選擇適合的液壓支架。最后，確保選用的液壓設(shè)備能夠適應(yīng)采煤機，確保選擇液壓支架寬度能夠適應(yīng)刮板輸送機中部底槽的長度，以促進煤礦生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)。

3采煤工作面“三機”設(shè)備的選型與配套操作

3.1采煤機。首先，要考慮所選擇采煤機的切割速度，通常情況下，為了確保采煤工作面的穩(wěn)定性，結(jié)合具體采煤機電牽引力與實際工作面情況，規(guī)定采煤機的切割速度為6m/min。其次，要考慮其平均開采的能力。通常采煤機開采能力可用Q=60vhbp的公式來計算。其中：v表示采煤機的平均切割速度；h表示其實際開采高度；b表示其滾筒橫截面的深度；p表示所采煤的密度，一般為1.3t/m3。再者，考慮其主要功率。通常是以煤層主要特征為依據(jù)確定采煤機的實際功率。如若煤層具有較大的厚度與硬度，就會使得其牽引的速度下降。結(jié)合國外相關(guān)研究資料以及我國積累的開采經(jīng)驗，通常選擇型號為MGTY400/900-3.3D的采煤機，直徑為1800mm，功率為900kW，適用于傾斜角度不大于25°的煤層。3.2液壓支架。通常情況下，采煤工作面煤層直接頂厚度約為29.98m，偽頂厚度約0.2m，煤層厚度在2.7～3.5m范圍內(nèi)，并且由于其巖層不同，其性能也各不相同，因此，在選擇液壓支架時必須要根據(jù)以往施工經(jīng)驗來選擇。此外還要將煤層瓦斯儲存量、圍巖壓力系數(shù)、巷道標(biāo)高以及頂板巖層垮塌率等進行綜合的考慮。其次，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際煤層高度來確定液壓支架高度，通常煤層厚度范圍在2.7～3.5m左右，所以，應(yīng)選擇1.7～3.7m范圍內(nèi)的液壓支架高度。根據(jù)Q=k1Hlg0.001cosα這個公式來確定液壓支架的支護強度。其中：α表示煤層的傾斜角度；k1表示支架上部頂巖厚度系數(shù)，H表示采高。3.3刮板輸送機。刮板輸送機的選擇通常需按照實際的施工環(huán)境而定，我國在刮板輸送機的研究與應(yīng)用方面相關(guān)技術(shù)較為成熟，同時機械化水平也相對較高，因而這便增加了刮板輸送機的選擇范圍?，F(xiàn)階段的刮板輸送機主要的衡量數(shù)據(jù)即是其實際的裝機運行功率，通常小范圍內(nèi)的采煤作業(yè)應(yīng)選擇裝機功率相對較低的刮板運輸機，從而提高其使用的經(jīng)濟效益，而規(guī)模相對較大的采煤作業(yè)則需選擇裝機功率相對較高的刮板輸送機進行輸送操作，以便于提高其實際的運行效率。通常我國各地區(qū)所主要的選用的刮板輸送機仍以型號為SZZ-800/2×375設(shè)備為主，該設(shè)備穩(wěn)定性較好，對于提高設(shè)備運行安全性及實際效益有著重要作用。

三羥甲基丙烷（l,l,1-trimethylolpropane，簡稱TMP，CASNo:77-99-6），外觀為白色結(jié)晶或粉末，有吸濕性。易溶于水、乙醇、丙醇、甘油和二甲基甲酰胺，部分溶于丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮和乙酸乙酯，微溶于四氯化碳、乙醚和氯仿，難溶于脂肪烴和芳香烴，具有吸濕性，其吸濕性約為甘油的50%。可燃，微毒。三羥甲基丙烷是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，它是樹脂行業(yè)常用的擴鏈劑。其熔點低，分子結(jié)構(gòu)中有3個羥甲基，可與有機酸反應(yīng)生成單酯或多酯，與醛、酮反應(yīng)生成縮醛、縮酮，與二異氰酸酯反應(yīng)生成氨基甲酸酯等。產(chǎn)品主要用于醇酸樹脂、聚氨酯、不飽和樹脂、聚酯樹脂、涂料等領(lǐng)域，也可用于合成航空潤滑油、增塑劑、表面活性劑、潤濕劑、炸藥、印刷油墨等，還可用作紡織助劑和聚氯乙烯樹脂的熱穩(wěn)定劑。鈣法工藝因具有流程短、成本低、勞動強度低以及環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，已漸漸取代鈉法工藝。我們在充分調(diào)研有關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，從我國實際情況出發(fā)，認(rèn)為傳統(tǒng)的康尼扎羅縮合法適合我國國情，其生產(chǎn)工藝有很大的技術(shù)改進空間。本文以正丁醛和甲醛為原料，用工業(yè)級氫氧化鈣為堿性催化劑，對三羥甲基丙烷的合成工藝進行了研究。經(jīng)過大量的實驗，優(yōu)選出一種轉(zhuǎn)化率高的縮合反應(yīng)催化劑。并對產(chǎn)品的蒸餾和精制工藝進行了改進，該工藝易于操作、產(chǎn)品收率高、純度好、質(zhì)量穩(wěn)定，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

1實驗部分

1.1縮合

采用兩個縮合反應(yīng)釜，將每個縮合反應(yīng)釜的有效體積設(shè)計為30立方米，縮合工藝一次投料量為25kmol，底水濃度控制在110～115g/L，縮合反應(yīng)釜的攪拌提高至150轉(zhuǎn)/min以上；正丁醛∶甲醛∶氫氧化鈣為1∶3.0∶0.6，攪拌升溫到50℃～70℃進行縮合反應(yīng)，反應(yīng)過程中得到2,2-二羥甲基丁醛，再甲醛進行康尼查羅反應(yīng)，每摩爾上述正丁醛再加入0.2摩爾的甲醛；接著向反應(yīng)釜中加入甲酸進行中和達(dá)到pH值5～7，即得到含有包括雙三羥甲基丙烷和甲酸鈣副產(chǎn)品的三羥甲基丙烷粗品反應(yīng)液；三羥甲基丙烷粗品反應(yīng)液中三羥甲基丙烷占12%～12.5%?？s合反應(yīng)釜采用多層多樣攪拌：第一層采用三葉推進式；第二層采用雙層折葉漿；第三次層采用三葉推進式。這樣可以使底部或死角處的液體通過三葉推進式攪拌將其吸出來再次通過二層折葉漿將其打散，使得物料的分子接觸面積增大，反應(yīng)盡可能完全。在縮合投料反應(yīng)完后，取樣做殘醛7g/L，恒溫保持25分鐘，再次做縮合液的殘醛，如果殘醛在3.5～3.7g/L時，則加入雙氧水與多余的甲醛反應(yīng)，雙氧水的加入量計算：殘醛濃度×縮合液體積×常數(shù)（3.2）；如果殘醛高于3.7g/L時，繼續(xù)恒溫保持直到殘醛到3.7g/L時，如果殘醛低于3.5g/L時，則補加甲醛；投完料的殘堿在6g/L；加入雙氧水后，升溫至80℃，當(dāng)從恒溫39.5℃升至80℃需要40分鐘，取樣分析殘醛，如果殘醛高于0.3g/L時，繼續(xù)活化。當(dāng)殘醛低于0.3g/L時，加入30kg絮凝劑沉降5分鐘，減少甲醛到后續(xù)工藝產(chǎn)生的雜質(zhì)，提高了收率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。縮合反應(yīng)降溫改用全夾套加盤管，使得降溫面積增加，保證反應(yīng)溫度維持在50℃～70℃，解決反應(yīng)過程中局部高溫，而產(chǎn)生副產(chǎn)物多。每釜反應(yīng)時間為120分鐘；每釜25m3反應(yīng)液，每天投料22釜。

1.2離心過濾

在三羥甲基丙烷粗品反應(yīng)液中按30kg/h的速度加入聚丙烯酰胺，加快懸浮物的絮凝，靜置5分鐘后，再采用臥式螺旋離心過濾方式對反應(yīng)液進行固相殘渣的分離；過濾速度為22.5m3/h，產(chǎn)生固相殘渣為200kg/h。臥式螺旋離心過濾方式為：通過輸送泵將三羥甲基丙烷粗品反應(yīng)液，打入臥式螺旋離心機的轉(zhuǎn)鼓中，通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生強大的離心力把密度大的固相顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，由于螺旋和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速不同，二者存在有相對運動，利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對運動把沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的固相推向轉(zhuǎn)鼓出口處排出，分離后的清液從離心機另一端排出，從而完成了三羥甲基丙烷粗品反應(yīng)液中固相殘渣的分離。

摘要：煤礦開采工作十分煩瑣和復(fù)雜，并且煤礦綜采工作面常常應(yīng)用各種大型的機械設(shè)備。要想更好地體現(xiàn)煤礦綜采工作面機電設(shè)備的功能，要有效地應(yīng)用綜采工作面機電設(shè)備安裝工藝。為此，本文主要分析了綜采工作面機電設(shè)備安裝工藝的具體應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；機電設(shè)備；安裝工藝；應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)中，在調(diào)整工作面的情況下需要開展綜采工作面機電設(shè)備的搬遷、安裝工作，這具體包括機電設(shè)備的拆卸、移動、安裝等操作，其耗時較多、操作復(fù)雜，以及常常存在安裝質(zhì)量問題，這不利于提高煤礦生產(chǎn)效率。鑒于此，需要根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和實際情況分析綜采工作面機電設(shè)備的安裝工藝，優(yōu)化操作流程，以實現(xiàn)安裝質(zhì)量和效率的提升。

1綜采工作面機電設(shè)備的整體安裝工藝

綜采工作面在回采前需要安裝機電設(shè)備。綜采工作面機電設(shè)備安裝工藝重點涵蓋安裝準(zhǔn)備工作、安裝檢修和調(diào)試等組成部分。綜采工作面的作業(yè)環(huán)境非常復(fù)雜、機電設(shè)備數(shù)量多和體積大、作業(yè)范圍潮濕和狹窄，以及存在較多的干擾因素。作為雙巷布置的采煤工作面，其回風(fēng)和運輸順槽、切眼等通常都已經(jīng)進行硬化處理。綜采工作面機電設(shè)備的搬遷先是通過拆卸和運輸，再根據(jù)安裝指標(biāo)運輸采煤機、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、液壓支架、端頭支架等，最后是調(diào)試運行。因為綜采工作面機電設(shè)備安裝工作量大，要求科學(xué)的安裝工藝流程，以及確保人員的安全、安裝質(zhì)量、規(guī)范操作等。其中，綜采工作面機電設(shè)備的安裝布置如圖1所示。

2綜采工作面機電設(shè)備安裝準(zhǔn)備工作