冀中能源股份公司段王煤业集团段王矿引入新设备解皮带运输难题
“再也不用担心胶带煤量过载、堵转带来的电机设备损坏了。”近日，冀中能源股份公司段王煤业集团段王矿皮带运输区电修工卢春光工作起来很轻松。
让他和工友们感到舒心愉悦的，是段王矿不久前引进、用于井下胶带输送机上的矿用隔爆型三相永磁同步变频电动滚筒（下称电动滚筒），特性好、占用空间小、运行成本低，甚至只需每季度对滚筒简单注油即可完成传统意义上的设备检修。
高故障率制约发展
带式输送机是实现原煤、物料从井下提升至地面的主要设备，包含主井、大巷和顺槽三种形态，是目前广泛采用的运输装备。段王矿井下有大大小小26条、1.593万米带式输送机，但设备陈旧故障率高、维护线路长、人员投入量大，制约了矿井发展。
“运输巷固定皮带设备还好，采区搬家倒面频繁，皮带设备的故障率始终居高不下。”综采一区区长马俊青说。
翟荣涛是负责全矿机电管理的副矿长，也是机电管理的“老把式”，解决皮带运输生产力短板问题成为他和团队攻关的目标。
“技术老旧的滚筒直驱电机与带式输送机传动滚筒融为一体，半年需要进行一次解体维护。”翟荣涛说，“电机拆卸升井，运送到具有专业维护资质的厂家，拆卸、运输、存放、安装、联接、试运行，一个环节都少不得，耗费了大量的时间和人工成本，还存在安全隐患。”
翟荣涛算了一笔账，以段王矿2个采煤工作面每年安装6部胶带输送机计算，像异步电机+减速机+高（低）速联轴器这种传统的传动系统，每年滚筒、电机、液力耦合器以及减速器等外委维修费用达60万元。
近几年，段王矿先后升级改造了工作面视频监控系统、远程集中智能化供液系统，井下水泵房、变电所、避难硐室也基本实现了集中控制、无人值守，新工艺、新装备的相继投用，为段王矿带来了实实在在的效益。
“若是胶带输送机也能实现智能化、集约化控制，矿井的运输保障能力还会跃上一个新台阶。”马俊青盼望设备提档升级，运输能力增量提质。
新装备带来新变化
2019年8月，段王矿与河北乾顺节能科技有限公司合作，双方着手对该矿井下传统带式输送机实施改造。
“结合段王矿实际，我们对电动滚筒进行了多次智能识别保护系统平台演示，设备在传输、分析、预警、控制等各方面均达到了预期。”电动滚筒的生产厂家、河北乾顺节能科技有限公司董事长刘树春说，设备具有轴承注油、排油装置，运行3000小时只需加注1次润滑脂，“由于取消了中间机械传动环节，电动滚筒节约了对应的固定使用成本”。
一个月后，刘树春带领技术人员将2台电动滚筒安装于段王矿9510综采工作面。
“投用即实现了无人值守，减少了6名值班人员和维护人员，当年维护费用支出减少了近20万元。”翟荣涛说。
“传统的异步电机通过减速机将力矩传送于滚筒，传递过程中力矩损失量为10%至15%。”皮带运输区是最终使用单位，区长于润贵觉得自己更有发言权。他说，电动滚筒取代了原异步电机+减速器+滚筒的驱动模式，将电机置于滚筒内部，实现了机电一体化；电动滚筒直接驱动皮带，摒弃了中间传动环节，提高了系统可靠性，缩短了传动链，提高了效率，降低了故障率。
同时，段王矿技术人员进一步对电动滚筒的永磁材料实施励磁。“较传统电流励磁电机功率因数显著提高，减少了定子电流和电阻的损耗，稳定运行时无转子铜耗，在20%至120%额定负载范围内，可持续保持较高的传动效率。”皮带运输区主管技术员陈鹏表示，电动滚筒集成度较高，也相应减少了设备对井下驱动空间的要求。
借势全面推进智能化
段王矿综采一区090509工作面运煤巷，2700米的巷道内只有运转工候文平一人在除尘，“除了运转皮带，我还担负‘后路’文明生产等工作”。
候文平说，之前可没这么轻松。不是忙着清理淤煤，就是帮着修理工维修电机、减速器。
2021年5月，段王矿引进第二批3套6个电动滚筒，分别安装于井下一水平、二水平综采工作面，多个采区工作面皮带实现了远程集中控制和管理。
如今，候文平只需在皮带机头按下按钮，就可开启或停止工作面内2部运输皮带。换装电动滚筒之后，巷道内的噪音也随之下降。“打电话再也不用扯嗓子喊了。”候文平说。
据了解，段王矿井下运输原设计4部可伸缩带式运输机。引进电动滚筒后，他们将胶带运输机整合为3部。于润贵说，与电动滚筒配套的矿用隔爆兼本质安全型交流变频器，具有变频软启动、驱动功率平衡、数据记录等特性，整个驱动系统基本实现了智能化，“提高了效率，降低了使用成本，可靠性大幅提升，整体运输能力提高20%以上，达到了节能降耗的目的”。
尝到甜头的翟荣涛，着手全面推进智能化建设。他和技术人员完成了该矿生产调度指挥中心的智能化升级改造，井下采煤、掘进、运输等各个生产环节和人员定位系统等时时映射于LED显示屏，工作人员只需轻点鼠标，便可查看任何一个工作面的视频。“如今，在井上就能对主运输皮带、中央水泵房排水系统、中央变电所等设备实时控制。”翟荣涛说。