矿用电缆清洁、缠绕一体化装置

闫 军，连素军，马江辉

(潞安环能股份公司 王庄煤矿，山西 长治 046031)

煤矿井下自然条件恶劣，整个巷道的各种设备控制、电话联络、瓦斯监测等采用它的电缆来完成相应的功能，它的优势是传输距离长、损耗低且敷设方便、密封性好、可靠性高，是煤矿各种采掘、通讯设备、监测监控等设备电力传输的桥梁。

1 矿用电缆回收概况

煤矿井下整个巷道使用的监测监控、通信、信号等的电缆用量较多，当巷道回撤时，前述各种较细的电缆需全部回收上井并经检查及维护等工序后放置在仓库内以备下次使用。这些电缆大都附着煤尘、煤泥和油污，目前只能依靠人工清理，清洁起来十分不便，清洁过程费时费力，同时还需人工将电缆缠绕在绕线盘上，无形中增大了工人的劳动强度，给工人造成很大的不便。以该矿9105工作面巷道为例，使用的信号、通讯、监测监控电缆各约3 600 m，回收及清洁、整理平均每1 000 m需投入人工2人，平均每人一天约为200元，上万米的电缆经人工清洁、搬运及最终盘在绕线盘上，需消耗费用约22人×200元/人=4 400元；随着矿井采掘延伸的增加，对此类型电缆的使用越来越频繁，相应回收、清洁、缠绕投入的人力工时成为企业不小的开支之一。

2 设计方案

目前，我矿仍采用最原始的人工拖、拉、拽等方式将井下巷道回收上来的上万米电缆按用途及规格分别整理、清洁、缠绕并放置在库房内，且悬挂相应标识牌，以方便基层队组、库房管理人员领用，这种方式存在劳动强度大，人工投入多，整理频繁，所以特设计制作了一套矿用电缆清洁、缠绕一体化装置，以实现电缆的自动化清洁和缠绕来取代传统的人工作业方式。如图1所示，该装置由两大部分组成：机械部分由清洗装置、烘干机、绕线装置三部分组成；清洗装置包括移动式污水箱、进出线装置、进水管、第一清洗滚筒、第二清洗滚筒、连接筒、被动轮、滚筒驱动电机等组成，第一清洗滚筒和第二清洗滚筒通过连接筒连接，被动轮固定设置在连接筒外周上，滚筒驱动电机的主动轮通过胶带与被动轮传动连接；第一清洗滚筒和第二清洗滚筒内设置有清洗刷，筒壁上设置有排污口；外接水源通过进水管分别从进出线装置口进入第一清洗滚筒和第二清洗滚筒，进水管上设置有电磁阀；绕线装置包括绕线盘、支撑架和绕线电机，绕线电机的输出轴通过减速机驱动转轴转动，带动绕线盘转动，用于将电缆缠绕在绕线盘上；烘干机设置在清洗装置与绕线装置之间，用于对清洗过的电缆进行烘干。电气部分由控制电路将电力能量转化为上述机械部分的动力，如图2所示。由主回路、控制回路组成：主回路中，三相交流电源输出端依次通过断路器QF、交流接触器KM的主触点KM1后分别与烘干机电机M2和绕线电机M3的电源输入端连接，三相交流电源输出端还依次通过断路器QF、交流接触器KM的主触点KM1、热继电器FR后与滚筒驱动电机M1的电源输入端连接；控制回路中，三相交流电源的主线L3依次通过熔断器FD、热继电器FR触点、启动按钮QA、停止按钮TA、交流接触器KM的线圈后与三相中性点N连接，交流接触器KM辅助触点KM2与启动按钮QA并联，交流接触器KM辅助触点KM3的一端与熔断器FD的输出端连接，另一端经电磁阀后与三相中性点N连接。

1—污水箱；2—固定架；3—清洗装置；4—绕线装置；5—进水管；6—第一清洗滚筒；7—第二清洗滚筒；8—连接筒；9—被动轮；10—滚筒驱动电机；11—排污口；12—进线口；13—出线口；14—电缆；15—电磁阀；16—烘干机；17—绕线盘；18—支撑架；19—移动轮；20—出水口；21—进线装置；22—出线装置

电路的工作原理如下：启动时，闭合隔离开关QF，按下启动按钮QA，控制回路接通，接触器线圈KM得电，相应触点动作，KM1闭合接通三个负荷电机，KM2闭合自保，KM3闭合，水控电磁阀得电，水门打开，开始往两个清洗滚筒内喷水，启动结束。停止时：按下停止按钮TA，接触器线圈KM失电，主触点KM1断开，清洗滚筒驱动电机、烘干机、移动绕线盘电机全部停止工作，辅助触点KM2自保触点断开，KM3断开，水控电磁阀也失电关闭，设备停止运行。

工作过程：人工将电缆通过进线装置口穿进去，出线装置口穿出来，把头固定到绕线盘上方。此时，可通过控制电路对驱动电机、烘干机，绕线电机按顺序依次供电，滚筒驱动电机带动第一清洗滚筒和第二清洗滚筒旋转，同时电磁阀打开，进水管将干净水和清洗剂注入清洗滚筒，这样电缆在绕线盘的转动下依次经过滚筒内侧清洗刷清洁、烘干机烘干、并连续作业缠绕在绕线盘上，待绕线盘缠满后自动停转，再将绕线盘滚动到相应规格区域放置，换下一个空的绕线盘重复上述过程，直至电缆全部清洁完毕。

图2 电气控制

3 该装置的优点

制作该装置所需的小功率1.5 kW电机、烘干机、电磁阀等可从网上购买，费用约2 078元，另外滚筒定做、人工制作焊接等费用约450元，总费用共约2 530元。未使用该装置前，该矿每年回收所有综采面和掘进面的电缆数量，信号、通迅、控制等类型的电缆约在2万米以上，需投入人工拖、拉、拽、清洁、缠绕等工序约4 400元/万米；通过使用本次设计的装置后，只需人工3人3天即可完成回收电缆的清洁、缠绕等工序，考虑到1.5 kW的电机每天运转6 h，工业用电为1.2元/kW·h,总的费用为1.2×6×3+3×3×200=1 821.6元，两项相抵可为企业节约2 500元/万米，当年即可收回成本，不仅经济效益可观，而且工人可从繁重的体力劳动中解放出来，电缆也得到了清洁、又整齐盘绕在绕线盘上，避免了堆放杂乱，为工作场所标准化创造了良好的环境。