皮带机设计方案.docx
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皮带机设计方案
贵州肥矿能源有限公司兴阳煤矿主皮带机
设计方案说明
根据招标文件的要求，我公司对投标皮带机重新进行了计算校核，并根据具体要求，做出如下设计方案，所有设计选型均参照《DTII型固定式带式输送机设计选用手册》和《运输机械设计选用手册》。
一、参数说明
带式输送机技术特征表
序号
项目名称
单位
规格或参数
1
输送量
t/h
240
2
输送物料
原煤
3
粒度
mm
≤300
4
带宽
mm
1000
5
带速
m/s
1.6
6
倾角
≤17°
7
提升高度
m
188
8
长度（斜长）
m
780
9
输送带
规格型号
ST/S1600
纵向扯断强度
N/mm
1600
10
上带面理论中心高度
mm
1200
11
驱动装置
型式
头部双滚筒双电机
功率配比
1:
1
12
电动机
型号
YB2315M-4
功率
KW
132
数量
台
2
电压等级
V
660
13
减速机
型号
M3RSF60-40+风扇+逆止
速比
40
数量
2
14
传动滚筒直径
mm
800
15
承载托辊组
型式
槽型
槽角
35°
托辊间距
mm
1200
托辊直径
mm
Ф108
16
回程托辊组
型式
固定式平行
托辊间距
mm
3000
托辊直径
mm
Ф108
17
高速轴液力耦合器
YOXⅡz500（带制动轮）
18
低速轴ZL型弹性棒销联轴器
ZL-12
19
液压自动张紧装置
ZL-01-120
21
制动器
型号规格
YWZB5-400/121
数量
套
2
二：
方案配置说明
1驱动装置
1.1电动机
采用防爆型异步电动机，型号YB2315M-4，电压等级660V。
采用佳木斯电机厂产品，数量两套，该电机质量好，性能高，能很好满足井下使用条件。
1.2减速器
减速器采用德国SEW产硬齿面垂直轴减速器，以保证连续运转的可靠性。
SEW产品适合本皮带机功率的型号共两种，一种为紧凑型垂直轴减速器，型号MC3RLSF09-40，一种为一般型垂直轴减速器，型号M3RSF60-40，经过咨询SEW公司，使用性能M3RSF60要好一些，而且价格比MC3RLSF09便宜，最终选定减速器为M3RSF60-40，带风扇冷却，带逆止器，结构紧凑，使用性能稳定，自带逆止器可以满足皮带机对逆止力矩的要求。
1.3制动器
带式输送机采用液压推杆制动器，型号为YWZB5-400/121，该型号制动器性能安全可靠，制动平稳，动作频率高等特点，满足煤矿井下的使用要求。
电压660V。
其他具体使用要求满足投标书要求。
1.4联轴器
1.4.1高速轴联轴器
因本机采用变频系统，原液力偶合器的功能变频器完全能实现，所以减速器和电机之间不再加设液力偶合器，而采用蛇簧联轴器直接连接，型号6080T，传递扭矩2050N.M。
蛇簧联轴器具有以下特点：
1、以蛇形弹簧为弹性元件，在具备了较强弹性的同时，极大地提高了蛇簧联轴器传递扭矩，广泛应用于重型机械及通用机械场合；
2、允许转速较高，在轴向、径向和角向具有良好的补偿能力；
3.传递效率高,启动安全.传动效率可达99.47%，短时超载能力是额定扭矩的两倍，运行安全；
4.结构简单；拆装方便，使用寿命长；
5.减振效果好，避免了共振。
1.4.2低速轴联轴器
减速器和滚筒之间采用ZL型弹性柱销齿式联轴器连接，型号ZL12,由安信公司自行生产。
1.5驱动装置架
驱动装置架采用整体式钢板焊接结构，具有足够刚度和精度，方便现场安装，同时减少驱动装置的振动。
2滚筒
2.1滚筒的确定严格按照带式输送机功率进行计算，其许用扭矩满足带式输送机满负荷启动和各种工况下的要求。
2.2滚筒轴许用扭矩及许用合力均满足设计要求。
2.3传动滚筒直径800mm，滚筒轴均进行探伤，探伤要求符合GB10595-2009中的相关规定，所用轴承为国内知名厂家产品。
2.4传动滚筒表面采用菱形胶层，传动漆筒表面胶层的形成方式为铸胶，传动滚筒表面胶层硬度不低于60～70°（邵尔A型硬度）。
2.5改向滚筒直径1000mm数量3组，直径800mm数量1组，直径630mm数量4组，增面滚筒直径500mm的数量2组。
直径为800mm及以上的改向滚筒表面胶层的形成方式为平形铸胶，改向滚筒表面胶层硬度不低于50～60°（邵尔A型硬度）。
胶层不允许出现脱层、起泡等缺陷。
面胶和底胶的物理机械性能应符合GB10595-2009中的有关规定。
增面滚筒为光面。
3托辊
3.1托辊直径全部为Ф108。
根据标书要求为非金属阻燃托辊，上下托辊全部选用大游隙托辊专用轴承；长效润滑。
3.2托辊在正常使用条件下，保质期内损坏率不得超过3%。
3.3固定式托辊组
承载托辊组采用35°槽型托辊组，间距1200mm。
回程托辊组全部采用平行下托辊组，间距3000mm。
3.4过渡托辊组
为避免皮带在头尾从托辊到滚筒过渡时折带影响胶带寿命，头部增设过渡托辊，槽形角由10°、20°过渡到机头改向滚筒，机尾处增设过渡托辊槽形角一样，不过安装顺序和机头相反，使胶带由机尾改向滚筒逐渐形成35°槽角。
3.5调偏托辊组
上托辊每隔12米设上调心托辊一组；下托辊每隔18米设下调心托辊一组。
调心托辊均为带立辊的自调心托辊，在皮带跑偏时，调心托辊会旋转一定的角度，使辊子的旋转方向与皮带的速度方向相反，从而使皮带回到机架中心上，此时调心托辊也恢复原状态。
4拉紧装置
拉紧装置采用液压自动张紧装置，使用徐州北斗产品，型号ZY-01-120,拉紧力120KN，电压等级380/660V，不带绞车，拉紧行程5米。
该装置能够自动实现对胶带机在启动时张力大、正常运行张力小的张紧动作，以满足胶带启动与正常运行时对不同拉力的要求；液压自动张紧装置的张力缓冲装置能对张力及时进行调整，从而使胶带的受力更加平稳、更加合理；该装置可靠性高，可在皮带机不停机的情况下进行维护，降低了维护成本。
5支架
带式输送机的头部支架、尾部支架、各改向滚筒支架、传动装置支架主体均采用优质H型钢制作，有足够的刚度和强度。
支架焊接工艺符合有关标准要求，主要受拉的焊接部位均进行探伤检查。
6清扫装置
头部设置头部清扫器1个，机尾设置回空段清扫器1个。
7落料段布置
落料段中间架与其它标准中间架形式相同，可根据落料点位置不同由矿方自行进行调整确定；
落料段配置前、中、后导料槽各一段，以满足落料时不撒料的要求；
落料段采用缓冲托辊作为承载托辊，每600mm设置一组，缓冲托辊的橡胶圈可有效缓冲落料带来的冲击。
8安全及防护装置
8.1带式输送机驱动部装设防护网，防止块煤滚落伤及设备及人员。
8.2所有外露的旋转、移动部件均设置防护罩、防护栅或防护栏杆。
8.3受料点导料槽，导料槽槽体断面形状应便于物料通过，防止落煤。
导料槽两侧采用橡胶板密封，侧钢板采用耐磨钢板。
9电控部分
电控部分采用变频器+综保装置配合控制的方式。
变频器选用淮南万泰公司产品，型号BPJ1-160/660。
内部元器件采用西门子产品。
皮带机综合保护装置根据平时使用情况，按照产品结构和价格分为简易型和简易型两种，但两种综保均无法实现欠电压保护盒过电流保护，此两项保护只能通过变频器实现。
我们报价中采用的为简易型，但能满足标书中要求。
为了说明简易型和简易型的优缺点，特别准备了两种方案，具体如下：
9.1简易型
9.1.1、变频调速装置
变频器按照工作状态分为2象限和4象限两种。
2象限变频器变频器只能用于上运皮带机，此皮带机就是选用此类型变频器；4象限变频器既能用于上运，又能用于下运皮带机，但价格比2象限变频贵了接近一倍。
皮带机主电机驱动采用淮南万泰BPJ1-160/660型变频调速装置，该变频装置用于皮带机驱动采用矢量控制，低频运转时自动转矩补偿，重载启动时低速大转矩，200%额定转矩。
加减速曲线为线性或者“S”形曲线，加减速度0.01≤a≤0.3m/S2。
变频器的功率器件由整流单元，逆变单元，触发驱动，控制保护及接触器等部分组成，其中整流单元，逆变单元采用最新IGBT功率器件组成，整个系统经交-直-交变换后生成三相对称交流电压，给电机提供一个频率可调的交流电源。
660V变频器采用1700V、600A或者800A大功率器件，系统为模块化设计。
变频器控制系统包括：
驱动电路，保护电路，以及外部控制电路，输出隔离电抗器，内置PLC和同步控制板，以及光纤触发传输线，安全隔离栅等，以抑制运行时谐波对电网的影响和对电机的损害。
变频器留有RS232/485接口，Modbus和profibus总线接口，可以实现多机联动时的功率平衡，也可以方便将信息网传到地面。
9.1.2、制动器电源
制动器采用QBZ-80/660（1140）磁力起动器驱动，该起动器具有失压保护、过载及短路、断相、漏电闭锁保护、过电压吸收以及相应的故障显示、电源、运行、联控等工作状态显示。
9.1.3、主电控系统
皮带机主电控系统采用安徽理工大学电子设备厂生产的KJ403-F矿用隔爆兼本安型带式输送机综合保护装置，可实现皮带机的打滑、低速、超温、堆煤、跑偏、烟雾、纵撕等综合保护和打点通讯等功能，并配一套独立的超温自动撒水装置。
该保护装置是以矿用本安型PLC为控制核心，集先进的电子技术、PLC技术、自动化技术、通讯技术、抗干扰技术于一体的新一代矿用控制器，具有极高的可靠性和性价比、强大的通讯能力、液晶屏汉字显示、丰富的操作及功能按键、语音报警等特点，是一种适用于在煤尘、瓦斯等危险环境中使用的智能控制装置，其通用性广、适应性强，能实现各种场合中胶带运输机的检测、监测及控制自动化。
该控制器不仅可以完成单机设备控制的自动化，还可以以组网的形式组成系统，实现分布分级式远程监控和管理。
该电控系统主要有以下功能保护特性：
1）、打滑保护
采用霍尔元件作为速度传感器检测胶带输送机速度，如果从动轮运行速度均在50—70％Va﹙Va额定带速﹚，或输送带速小于等于50％Va或速度大于等于110％Va，经过（5～10）秒的延时，本控制器能自动切断皮带机电源，使皮带机停转，实现速度保护。
2）、跑偏保护
采用跑偏传感器用于皮带运输跑偏监测和保护，本控制器能自动切断皮带机电源，使皮带机停转，实现跑偏保护。
3）、堆煤保护
通过煤位传感器对煤仓或煤漏斗的煤位情况进行监控，在满仓或机头堆煤时能自动切断皮带机的电源，实现满煤保护。
4）、急停保护
每台控制器的控制面板与皮带沿线装有拉线急停开关，用于故障紧急停车保护。
5）、撕裂保护
采用撕裂传感器安装在皮带下方，当皮带发生纵向撕裂故障时，煤落在传感器上面，传感器动作，控制器切断皮带机电源，使皮带机停转。
6）、超温保护
采用温度传感器对皮带机的轴承温度或其它部件温度或周围环境温度进行监控，当监视点温度超过设定值时，本控制器能自动切断皮带机电源，实现超温保护，同时启动洒水装置进行降温。
7）、冒烟保护
当采用烟雾传感器检测到皮带或煤有烟雾产生时，控制器实现停车保护并启动洒水灭尘装置。
8）、自动灭尘灭火洒水
当皮带出现超温或冒烟时，可控制电磁阀开启实现自动洒水灭尘灭火。
9）、四种运行方式
（1）单台方式：
皮带机工作于单台方式下，本台设备的起、停车只能操作控制器面板上“起车键”与“停车键”来控制，而不考虑与其相关的其他设备的运行情况。
在单台运行方式下，起、停车前有一段语音预告信号，预告信号结束后控制设备实现起动或停车。
（2）集控方式：
皮带机工作于集控方式下，设备的运行与停止不仅可以由本控制的操作按键控制，还可以由上台设备运行状态控制。
起车，操作首台控制器的“起车键”，首台先起动，然后第2台，第3台…，连锁延时起动；停车，操作首台控制器的“停车键”，首台先停止，然后第2台，第3台…，连锁延时停止。
（3）检修方式：
皮带机工作于检修方式下，本台设备的起、停车只能操作控制器面板上“起车键”与“停车键”来控制，而不考虑与其相关的其他设备的运行情况。
在检修运行方式下，起、停车前有一段语音预告信号，预告信号结束后控制设备实现起动或停车。
注意：
检修方式与单台方式的区别为：
在检修运行方式下，只有急停保护有效，其他保护无效，即只有发生急停故障时皮带机才会故障停车，发生其他故障时没有语音报警、故障显示，也不会使运行的设备停止。
检修方式用于设备检修时的应急使用。
（4）点动方式：
按下控制器面板“起车键”皮带机立即运行，松开“起车键”皮带机停车。
这种方式起动、停止时没有语音预告信号，主要用于皮带机安装、维护调试运行时使用。
10）、手动洒水
操作面板“洒水”按键可以控制电磁阀进行手动洒水，而且洒水时间可以设定，洒水可以随时取消。
洒水时间可以设置为0——3000秒，若设置为3000秒则为洒水时间无限制，直到按洒水界面中“F1”键取消洒水。
11）、消音
若发生故障时不让有语音输出，将在“待机界面”中操作“消音”按键进行消音处理，发生故障时没有语音报警，再按一次即解除“消音”。
9.2智能型
9.2.1、变频调速装置
皮带机主电机驱动采用淮南万泰BPJ1-160/660型变频调速装置，该变频装置用于皮带机驱动采用矢量控制，低频运转时自动转矩补偿，重载启动时低速大转矩，200%额定转矩。
加减速曲线为线性或者“S”形曲线，加减速度0.01≤a≤0.3m/S2。
变频器的功率器件由整流单元，逆变单元，触发驱动，控制保护及接触器等部分组成，其中整流单元，逆变单元采用最新IGBT功率器件组成，整个系统经交-直-交变换后生成三相对称交流电压，给电机提供一个频率可调的交流电源。
660V变频器采用1700V、600A或者800A大功率器件，系统为模块化设计。
变频器控制系统包括：
驱动电路，保护电路，以及外部控制电路，输出隔离电抗器，内置PLC和同步控制板，以及光纤触发传输线，安全隔离栅等，以抑制运行时谐波对电网的影响和对电机的损害。
变频器留有RS232/485接口，Modbus和profibus总线接口，可以实现多机联动时的功率平衡，也可以方便将信息网传到地面。
9.2.2、制动器电源
制动器采用QBZ-80/660（1140）磁力起动器提供电源，该起动器具有失压保护、过载及短路、断相、漏电闭锁保护、过电压吸收以及相应的故障显示、电源、运行、联控等工作状态显示。
9.2.3、主电控系统
皮带机主电控系统采用天津华宁电子有限公司制造的KTC101通讯、控制、保护一体化系统。
可实现以下控制保护功能：
（1）控制及报警功能：
1胶带机的起停控制：
可以按照逻辑对胶带机的起/停，自动张紧、抱闸及软启动进行逻辑控制。
2起、停前的语言报警：
对张紧过程和起、停过程均有语言报警。
（时间可调）
3如胶带电机的磁力启动器有负载电流检测及输出（输出量为4-20mA、1-5V、200-1000Hz均可），可接入控制器，从而实现电机电流值的显示和电机过载后的语言报警。
4通过按下沿线的急停按钮或拉动电缆（或拉绳）均可实现紧急停机,并显示急停位置。
（2）胶带机保护：
1系统带有速度、温度、煤仓煤位等的连续量检测。
可对胶带机的带速、打滑、断带，电机的轴承温度、绕组温度，滚桶温度、张紧系统和软启动系统的油温，煤仓煤位等进行检测和显示。
在参数菜单设定好每一个连续量的报警值和停机值后，一旦达到报警值，将自动报警，超过停机值，将自动停机（当然也可以设定为只报警，不停机）。
2系统带有堆煤、跑偏、烟雾、环境温度等开关量传感器。
可对堆煤、跑偏、烟雾、环境温度、纵撕等进行检测和保护。
3系统可以与带有RS232、422、485等串行接口的其他系统相接，通过Modbus协议，实现两系统之间的信息交换和其他系统对本系统的控制。
通过协议转换器，还可和其他总线产品（如以太网RJ45接口、Profibus，DeviceNet等现场总线）汇接。
（3）沿线通话：
1按下任一电话上的送话按钮，就可和其它电话讲话。
2如用户需要，可以通过配套的耦合器，与调度电话相连，从而实现生产电话和井下扩音电话之间的通话。
系统配置图：
GWM-40-W型
温度传感器
GQLO.1-Y型
烟雾传感器
GUD-330-D1型
堆煤传感器
GSC6-SC型
速度传感器
GEJ-15-P型
跑偏传感器
MHYBV-7-1-X100型
拉力电缆
KFD101型终端
KTK101-2-HAI型
组合扩音电话
KHJ15/18-1-H型
组合急停闭锁开关
KTK101-2-HA型
组合扩音电话
:
KTC101-Z型主控制器
:
KDW101型电源箱
780米
对780米胶带机沿线要求，现给出配置图如下：
配置介绍：
（1）在胶带机头安装一台KTC101-Z型控制器，用于接入：
跑偏、速度、烟雾、温度、堆煤、纵撕等各种保护传感器；并对皮带张紧、皮带电机等进行逻辑控制。
（2）在KTC101-Z型控制器处配置一台KDW101型隔爆兼本安电源箱，用于系统及传感器供电。
（3）从控制器去机尾，每间隔200米安装一台KHJ15/18-1-H型拉线急停，每间隔200米安装一台KTK101-2-HA型带拉线急停扩音电话，一直布置到机尾。
需用TK230H型拉线急停4台；KTK101-2-HA型带拉线急停扩音电话2台；100米长的七芯带双屏蔽专用通讯拉力电缆8条。
（4）在胶带机中部和尾部各安装一台KTK101-2-HAI型带输出、输入拉线急停扩音电话，用于跑偏保护及给搭接皮带送出本皮带起、停信号。
如需要，还可控制给煤机。
（5）在沿线最末端各安装一台终端。
（6）在胶带机头、尾处可安装各种皮带保护传感器。
（7）配齐全部各种传感器的控制及信号电缆。
KTC101型主控制系统配置明细如下：
序号
名称
新型号
数量
单位
1
矿用本质安全型主控制器
KTC101-Z
1
台
2
矿用隔爆兼本质安全型电源
KDW101
1
台
3
矿用本质安全型组合扩音电话
KTK101-2-HAI
2
台
4
矿用本质安全型组合扩音电话
KTK101-2-HA
2
台
5
矿用本质安全型组合急停闭锁开关
KHJ15/18-1-H
4
台
6
100米矿用通信拉力电缆
MHYBV-7-1-X100
8
根
7
矿用本质安全型多功能终端
KFD101
1
台
8
矿用本质安全型堆煤传感器
GUD-330-D1
1
台
9
矿用本质安全型跑偏传感器
GEJ-15-P
6
台
10
矿用本质安全型速度传感器
GSC6-SC
1
台
11
矿用本质安全型温度传感器
GWM-40-W
1
台
12
本质安全型烟雾传感器
GQLO.1-Y
1
台
13
矿用本质安全型纵撕传感器
GVY1
1
台
14
矿用隔爆兼本质安全型远程控制箱
KDG127-3/4
2
台
15
矿用隔爆型电磁阀
DFB-20/5
1
个
16
屏蔽阻燃控制软电缆
MKVVRP-450/750-4X0.5mm2
150
米
17
插座专用U型销
KTK101.15
30
个
11磁力启动器
配置制动器及液压拉紧用真空电磁启动器共3台，型号QBZ-80/660/1140。
三：
配置建议：
1、此皮带机倾角较大，最大达到17°，为保证顺利提升物料，建议托辊槽角使用45°。
2、此皮带机提升高度188米，传动滚筒处受力较大，为保证安全，建议制动器更换为盘式制动器，并在低速轴加设逆止器。
3、此皮带机提升高度188米，为保证安全，建议增设断带抓捕装置。
四：
标准和规范
输送机在设计、制造、安装过程中，主要参考下列标准和规范（不限于此）：
GB/T10595-2009《带式输送机技术条件》
MT/T467-1996《煤矿用带式输送机设计计算》
MT820-2006《煤矿井下用带式输送机技术条件》
MT/T212-1990《煤矿用输送机的成槽性》
MT/T400-1995《煤矿用带式输送机滚筒尺寸系列》
MT654-1997《煤矿用带式输送机安全规程》
MT/T656-1997《煤矿用带式输送机机架型式与基本尺寸》
MT821-2006《煤矿井下用带式输送机托辊技术条件》
MT113-1995《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用实验方法和判定规则》
MT/T872-2000《煤矿用带式输送机保护装置技术要求》
MT/T668-1997《煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带技术条件》
MT450-1995《煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带技术条件》
MT/T5030-2003《煤炭工业带式输送机工程设计规范》
GB9970-88《钢丝绳芯输送带》
MT681-97《煤矿用带式输送机减速机技术条件》
GB14784-89《带式输送机安全规范》
五、皮带机设计计算书
一、设计说明
我公司根据要求，对该皮带机进行设计计算
二、皮带输送机设计计算：
（一）已知条件
1、密度：
γ=0.9t/m3
2、长度：
L=780m
3、带宽：
B=1000mm
4、小时运量：
Q=240t/h
5、皮带速度：
v=1.6m/s
6、上运高度：
H=188m
7、倾角：
β=14°
8、堆积角：
ρ=20°
9、工作环境：
潮湿，有水煤现象；
（二）设计计算、选型依据
1、《煤矿用带式输送机设计计算》MT/T467-1996
2、《DTII型固定带式输送机设计选用手册》
（三）设计计算
1、胶带机布置形式见皮带机设计图
2、主要参数确定：
2.1、带速：
选用带速为：
v=1.6m/s
2.2、带宽
初选带宽：
B=1000mm
根据表2和表3：
Cst=0.91，K=402
按式（3）：
B=
=0.675m
选用标准系列带宽B=1000mm能满足运输要求。
2.3、输送带
预选输送带，规格为ST1600S，ST1600S纵向撕裂强度为1600N.mm-1；皮带额定拉断力Sa=1600000N，皮带每米质量q0=27kg/m
2.4、托辊
选用托辊直径φ108mm
承载分支托辊组旋转部分重：
4.19kg
回空分支平行托辊组旋转部分重：
10.56kg
承载分支三托辊组：
Gtz=12.57kg，上托辊布置间距Ltz=1.2m
回空分支平行托辊组：
Gtk=10.56kg，下托辊布置间距Ltk=3m
每米托辊重：
qt=Gtz/Ltz+Gtk/Ltk=13.995（kg/m）
2.5、物料
每米物料重：
q=Q/3.6v=41.667kg
3、传动滚筒圆周力计算（按经验公式）
Fu＝CNfLg（qt＋（2q0十q）cosβ）＋qgH+FS=106732.55N
式中:
CN─
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