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13种提升设备典型改造案例分析,太全面了!(二)

发布时间:2020-08-04来源:点击:205

    原创杜波矿山机械杂志2019-07-26

    J.老系列多绳摩擦式提升机减速器改造

    ①.井塔式提升机弹簧基础减速器的技术改造

    弹簧基础减速器的主要特点是弹性轴及弹簧基础,其设计初衷是降低减速器的振动对井塔产生的冲击,但在实际使用了一段时间后,现场反馈弹簧基础减速器普遍存在震动大、噪音大等缺陷,同时,由于限制于当时的加工制造精度,减速器漏油也比较严重,减速器因润滑不良造成了齿面磨损比较严重。

    此种改造方案是利用原弹簧基础减速器的基础螺栓孔,重新设计增加减速器基础部分及配套使用的润滑站,由于轴向尺寸变化,行星减速器需通过一过渡底座与原基础相连。

    更换行星齿轮减速器的同时,一般都将减速器高速轴的齿轮联轴器或蛇形弹簧联轴器更换成弹性棒销联轴器。同时增设电动机制动器(小抱闸),它与盘形制动器同时动作,可有效地避免因电机惯量引起减速器齿轮的往返冲击。

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    减速器过渡底座示意图

    主轴与减速器轴刚性连接的结构,若只改造减速器,必须采用特殊的技术方案。

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    原设备的刚性连接,主轴和减速器轴是配加工的,然后打上传扭的销轴。减速器更换后,主轴可利用的接口就是带销孔的法兰。如何保证新减速器与主轴合理连接是关键,而解决此问题的是一个非标的齿轮联轴器。如下图。

    非标联轴器的左半部分利用主轴止口定位,然后现场扩铰原销轴孔,重新配特制的精制螺栓,保证有足够传扭的能力。非标联轴器的右半部分为标准的齿轮联轴器,与减速器连接。

    这种连接方式,确保传递力矩的可靠性,另外由于齿轮联轴器的调整功能,对主轴、减速器轴的对中要求较低,不会造成别劲现象。

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    ②.双输入轴渐开线(圆弧)齿轮减速器的技术改造

    对于目前仍使用双输入轴渐开线(圆弧)齿轮减速器的老提升机,改造时可将减速器及电机等传动部分全部进行技术改造,即将双电机驱动减速器的结构形式改为单电机驱动行星齿轮减速器的结构形式。具体改造方案是利用原减速器和电机的基础螺栓孔,重新设计过渡减速器底座及电机底座。由于要利用原减速器基础及电机基础,该改造方案中减速器的传递形式一般采用Ⅰ型结构,即减速器输入轴高出输出轴,在改造时应设计电机过渡底座,把电机基础相应抬高。

    个别使用单位因检修周期较短,并且使用单位资金较紧张,可采用仅仅更换平行轴减速器的改造方式。此种改造保持原减速器基础尺寸不变,减速器更换为新型平行轴减速器,更换后的减速器内部齿轮材料和制造工艺采用更加先进合理的结构形式,并且将减速器的滑动轴承结构改为滚动轴承结构形式,也可仅将减速器高速端的滑动轴承结构改为滚动轴承结构形式。

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    减速器(Ⅰ)改造布置图

    K.老系列多绳摩擦式提升机Ⅱ型结构改为Ⅲ型结构

    在我国提升机发展史上,双电机驱动平行轴减速器结构的提升机是受电机技术发展限制下的产物。在上世纪80年代,因国产电机单机功率较小,不能满足提升机配套要求,故把提升机设计为双电机同步驱动平行轴减速器,从而实现大载荷提升。该结构形式提升机因高能耗、低传递效率、现场维护量大等缺陷,逐步面临改造。

    黑龙江龙煤集团鹤岗矿务局竣德矿主井原设计使用的是井塔式JKM-3.25×4Ⅱ多绳摩擦式提升机(130C系列),基本配置为双高速交流电机经蛇形弹簧联轴器驱动双入轴ZHD2R-140圆弧齿轮减速器,减速器与主轴装置之间采用齿轮联轴器联接,主轴装置摩擦轮与主轴采用热装轮毂传递扭矩,该主井提升机因设备陈旧、落后,能耗高,效能低,制动系统低可靠性等原因,用户提出对其提升系统进行全面改造,拟改造为先进、安全、高效、结构紧凑的Ⅲ型低速直联、悬臂结构的多绳摩擦式提升机。该方案是迄今为止国内首台把老式Ⅱ型结构多绳摩擦式提升机改造为先进Ⅲ型直联结构的多绳摩擦式提升机。

    原JKM-3.25×4Ⅱ多绳摩擦式提升机主要组成部分:

    由主机(主轴装置、导向轮、车槽装置、减速器、齿轮、蛇簧联轴器、闸控系统)、高速电机、交流电控组成,传动环节多、占地面积大、效率低、能耗高,属过时、淘汰的产品,

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    1-电动机2-弹簧联轴器3-测速发电机4-平行轴减速器5-斜面操纵台6-盘型制动器装置7-摩擦轮护板8-主轴装置9-深度指示器系统10-万向联轴节11-精针发送装置12-液压站13-司机椅子14-车槽架15-车槽装置16-导向轮

    老系列井塔式Ⅱ型提升机布置图

    改造后的JKM-3.25×4Ⅲ型多绳摩擦式提升机组成部分:

    由主机(主轴装置、导向轮、车槽装置、闸控系统)、低速电机、直流电控组成,电机直接驱动提升机,无中间传动环节、结构紧凑、高效可靠,是目前提升机主流技术的产品,

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    1-主轴装置2-盘型制动器装置3-液压站4-电动机5-电机基础加固梁6-车槽装置7-制动器支架过渡底座

    提升机Ⅱ型改Ⅲ型总装配图

    具体的改造方案实施:

    ①更换原主轴装置:按新型直联、悬臂结构方式重新设计制造主轴装置。主轴装置的改造保持原井塔式Ⅱ型提升机轴承梁基础尺寸不变,又要保证轴承梁基础强度能够满足Ⅲ型直联提升机传动受力所带来的增加变化影响。通过现场实测、资料收集、方案反复论证、与用户及机房设计单位多次交流、做大量设计计算等工作,将提升机主轴装置中心高提高650mm,以满足低速直流电动机的安装需要;

    ②取消原减速器,齿轮联轴器,蛇簧联轴器等传动系统:把两台老式高速电动机更换为一台低速直联、直流电动机。将电动机的转子和定子设计安装在原减速器基础位置处,把减速器基础二次灌浆部分打掉,沿轴向布置安装电动机底座;一部分装在减速器基础孔上,一部分装在重新浇铸钢筋混凝土上。委托土建设计院对该处基础进行强度校核计算,为保证电动机底座牢固,在机房基础梁下部增设辅助钢梁,用M80连接螺栓穿过机房楼板,把电动机底座、基础梁和辅助钢梁捆绑连接成一个巨大框架结构梁。

    ③旧式整体铸造盘形制动器改为新型、油缸后置式盘形制动器:设计时在原基础梁上设计一个特殊底座,其下部与现场地脚螺栓连接、上部与新型盘形制动器连接,安装水平中心相应提高650mm。

    ④旧式KT线圈可调闸液压站相应改为与新型盘形制动器配套的比例阀液压站。

    改造前后主要技术性能对比

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    从上表数据对比,在主要参数基本不变的条件下,改造后的JKM-3.25×4Ⅲ型提升机容器载重量提高1/3,提升速度提高12%,而设备重量减轻11%;由于取消了减速器、齿轮、蛇簧联轴器环节,传动效率提高15%,效率显著提高,综合技术性能优势明显。

    由于本设备为塔式提升机,改造工作不能破坏已有的井塔结构,即无法对已有基础进行更改,所以必选采用特殊方式,保证新设备与现有基础的可靠连接。在改造设计中采用加高中心高、采用过度底座、对原基础进行局部修改等措施,保证新设备正确无误安装到位。该台提升机从2010年6月开始现场安装、调试,10月投入生产至今,运行情况良好。

    L.老系列多绳摩擦式提升机电机扩容改造

    近年来,有部分使用单位为了提高设计产量,在原有提升设备的基础上,进行设备改造升级,从而达到增产目标。而要提高提升能力,就需提高提升速度或提高每次提升量,最终通过提高电机功率来实现。

    ①.Ⅰ型提升机技术升级

    对于带减速器结构的提升机来讲,要提高提升能力,需重新选用较小的减速器速比、或提高电机转速,以实现提升速度的提高。常用的改造方案是对电动机进行局部改造,提高电机转速和电机功率,利用电机原基础螺栓,设计新的电机过度底座,同时对电控系统进行升级改造,以满足电机扩容需要;部分提升系统在初期设计过程中由于选择电机功率较为富裕,可直接通过减小减速器速比来实现提升速度的提升。

    ②.Ⅲ型提升机技术升级

    对于直联结构的提升机来讲,要提高提升能力,需提高电机功率及电机转速。电机功率的提高,电机输出扭矩有一定变化,需对主轴与电机转子配合锥面传扭能力进行校核,确保主轴装置传扭安全可靠。该改造方案需利用电机原基础,设计非标直联电机。

    改造案例:潞安集团郭庄煤矿新主井JKMD-3.25×4Ⅲ提升机扩容改造。

    原设备参数:最大静张力450kN,最大静张力差140kN,直流电机功率1350kW,750V,45rpm。

    改造后设备参数:最大静张力520kN,最大静张力差160kN,交流同步电机功率1800kW,6000V,54rpm。

    提升速度由原来的7.65m/s提高到9.19m/s,单次提升量较原设计方案也有所提高。经主机厂对提升机主机强度及传扭能力进行校核计算后,确定主轴装置能力足够可保持不变,只对电机进行改造。新交流同步电机锥孔配合尺寸与原直流电机锥孔尺寸保持一致,配套高压变频电控系统。由于最大静张力差由140kN提高到160kN,需对提升系统原配套的液压制动系统进行改造升级,以满足煤矿安全规程要求的三倍静力矩要求。

    M.老系列多绳摩擦式提升机局部改造

    ①.制动盘技术改造

    对于配套可拆卸制动盘的多绳摩擦式提升机,由于制动盘在长期使用过程中出现局部过磨损、偏摆过量或制动盘厚度较小时,考虑到改造经费及检修时间,可考虑采用只更换制动盘的改造方案来解决上述问题。

    由于制动盘与摩擦轮在提升机制造厂通常是采用配加工的方式制造的,因此该制动盘在现场安装的过程中,需对个别移位的固定螺栓孔进行扩孔,并且配螺栓。

    ②.轴端齿轮箱技术改造

    当某些矿井需要将陈旧的电控系统更改为目前较先进的电控系统时,通常需要增加一些用于提供电气信号的数个编码器和测速发电机等元件,该编码器或测速机通过连接轴和成对齿轮与提升机主轴连接在一起,编码器或测速机与主轴通过不同的增速比来实现传输电气信号的目的。轴端齿轮箱可安装在提升机的非传动侧端盖上,一般在改造时,必须同时更换该侧端盖。

    ③.天轮装置或导向轮装置的技术改造

    老系列提升机配套的天轮装置或导向轮装置,结构有不合理之处,问题较多。

    天轮装置或导向轮装置的改造是保持原天轮装置或导向轮装置的外径和基础尺寸不变,将天轮装置或导向轮装置整体更换为当前新型的结构形式,更换后的天轮装置或导向轮装置内部结构和材质先进合理,承载能力提高,并且新型衬垫的使用寿命更高,更安全可靠。部分用户可根据实际情况,利用原天轮轴承座,更换天轮轴及天轮轮体。

    ④.导向轮装置技术改造

    某些矿井由于目前正在使用的导向轮装置直径偏小,不符合GB10599-2010《多绳摩擦式提升机》的规定,因此需要将导向轮装置名义直径加大。此种改造的办法是保证原导向轮基础尺寸不变的情况下,将导向轮轴承座设计成非对称结构,从而实现导向轮直径与摩擦轮名义直径相等,符合GB10599-2010标准要求。

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    ⑤.提升机主轴技术改造

    个别提升机经多年运行后,主轴因疲劳或锻造缺陷,发生断裂,对此,可将整个主轴装置进厂,单配提升机主轴,以减少改造成本。厂内对提升机进行拆卸,对摩擦轮轮毂内孔进行检查,如有划伤现象,可对内孔进行扩孔,根据摩擦轮实际扩孔后尺寸进行单配主轴。主轴与摩擦轮装配后,对摩擦轮制动盘进行偏摆检查并修正,以符合闸盘偏摆的相关规定。

    ⑥.改造为永磁电动机驱动

    永磁电机具有节能优势,可以改造为永磁电机驱动。

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    充分利用老设备的资源进行合理改造,可以提高设备整体技术性能、节约资金、缩短停产时间、实现节能,具有事半功倍的效果。


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