1. 鉱山用コンベアの負荷特性
鉱山用コンベヤの負荷は、一般的な産業用コンベヤの負荷とは、主に3つの点で異なります。まず、材料の嵩密度がはるかに高いこと(石炭:800 kg/m³、鉄鉱石:1,800~2,600 kg/m³、骨材:1,400~1,800 kg/m³)、ベルトが通常傾斜していること(地下鉱山用および露天掘り鉱山用コンベヤでは5~18度)、そして掘削サイクルに伴う鉱山への供給速度の変化により負荷が大きく変動することです。これらの要因から、同等の長さの産業用コンベヤよりも高いサービスファクターと、より堅牢なモーターの選定が必要となります。
傾斜ベルトのベルト張力の静的成分は、ベルト上の全材料の重量×sin(傾斜角)で表されます。傾斜角15度のベルトに石炭2,000kgを載せ、長さ50mの場合、傾斜角による静的ベルト引張力は2,000×9.81×sin(15°)=5,080Nとなります。ベルトが動くためには、この静的荷重を克服する必要があり、また、全負荷での瞬間停止時には、逆回転を防ぐために駆動トルクによってこの荷重が保持されなければなりません。モーターは、静止状態からこの静的張力に抗してベルトを加速させるのに十分なロックロータートルクを発生させる必要があります。
供給地点でベルトコンベアに積み込まれる鉱石の量は、積載装置(掘削機、トラック、フィーダー)の作動サイクルに応じて、ゼロから定格最大処理量まで変動します。平均負荷用に設計されたモーターは、ピーク負荷パルスがベルトを通過する際に周期的に過負荷状態になります。サービス係数はこの変動を考慮したもので、回転式破砕機または振動式フィーダーでベルトコンベアに供給する石炭処理の場合、サービス係数1.25であれば、断続的なバルク材供給に典型的なピーク負荷スパイクに対して十分な余裕が確保されます。
負荷のかかった傾斜ベルトでは、張力側(搬送側)と緩み側のベルト張力が大きく異なります。この張力比(ラップ係数。駆動プーリーの直径、ベルトの巻き付け角度、摩擦係数によって決まる)によって、最大モータトルク時に駆動プーリー上でベルトが滑らないようにするために必要な最小ベルト予張力が決まります。適切なベルト張力設計により、最大トルク時の滑りと、ローターロック始動トルク時のベルト過負荷の両方を防ぐことができます。
2. 負荷のかかった傾斜ベルトの始動トルク
傾斜ベルトコンベアを静止状態から始動させるには、ベルトの静止荷重に加え、ベルト全長にわたる転がり抵抗と曲げ抵抗を同時に克服する必要があります。モーターは、すべての抵抗力が最大値に達した状態で、ベルトを静止状態から最高速度まで許容可能な加速時間内に加速させるのに十分な始動トルクを発生させなければなりません。
負荷のかかった傾斜ベルトの場合、K-start = 1.5~2.5となる。
全負荷時の15度の傾斜では、K-start ≈ 2.2~2.8
ほとんどの鉱山用コンベヤの始動条件において、Y2 LRトルクは最大30mの長さのベルトの直接始動に十分です。より長いベルトの場合は、ベルト張力の過渡現象を制御するためにソフトスタートが必要です。
3. 長尺採掘ベルトにおけるソフトスターター方式と直接始動方式の比較
直接始動は、加速時の弾性ベルトの伸びが張力波の伝播を著しく引き起こさない、長さ約30m以下の鉱山用コンベヤに適しています。短いコンベヤではベルトの剛性がベルトの長さに比べて高いため、ベルト全体がほぼ剛体のように加速します。始動電流は定格の6~7.5倍となるため、電源ケーブルと上流側の開閉装置で対応する必要があります。適切なサイズの過負荷リレーを使用した直接始動方式のY2シリーズ11~45kWモータは、信頼性の高い繰り返し始動性能を発揮します。
30mを超える長尺鉱山用コンベアの場合、直接始動(DOL)では、駆動端から後端まで伝わって反射するベルト張力波が発生し、ベルトの破断強度や駆動プーリーの摩擦係数を超える可能性があります。ソフトスターターは、5~15秒かけてモーター電圧を徐々に上昇させ、動的な張力波を発生させることなくベルト張力をゆっくりと増加させます。ソフトスタートのランプ時間は、始動電流の大きさや始動時のベルト負荷状態に関係なく、ベルト速度がゼロから定格速度まで0.05~0.15m/s²の範囲でベルトの加速度が制御されるように設定されています。
| ベルトの長さ | 推奨される開始方法 | ランプタイム | 理由 |
|---|---|---|---|
| 30メートル以下 | 労働省 | 該当なし | ベルトが十分に短いため、ほぼ剛体として扱える。張力波の問題はない。 |
| 30~100メートル | ソフトスターター | 5~10秒 | 適度な張力波リスク。ソフトスタートによりベルトの滑りや張力オーバーシュートを防止。 |
| 100~500メートル | ソフトスターター | 10~30秒 | 伸縮性に優れたベルト。長い傾斜面により、張力波やベルトの損傷を防ぎます。 |
| 500メートル以上 | VFD + YVF2モーター | 30~120秒 | 非常に長いベルトには精密な制御ランプが必要であり、VFDは全範囲で完全なトルク制御を実現します。 |
4. 鉱山用コンベアのモーター出力計算
傾斜角θ = 12°
ベルト速度 v = 1.5 m/s
処理能力 = 300 t/h = 55.6 kg/s
材料密度ρ = 850 kg/m³(石炭)
摩擦係数 f = 0.030
ベルト質量 mb = 8 kg/m
駆動効率η = 0.92
サービス係数SF = 1.25
摩擦張力:Ff = 0.030 × 80 × 9.81 × (2×8 + 37.1) = 1,405 N
吊り上げ張力:Fh = 37.1 × 9.81 × 80 × sin(12°) = 6,075 N
総張力:F = 1,405 + 6,075 = 7,480 N
モーター出力:P = 7,480 × 1.5 ÷ (1,000 × 0.92) = 12.2 kW
SF1.25の場合:12.2 × 1.25 = 15.3 kW
→ Y2-180M-4、18.5kW、IP55、IE3を選択してください
5. 屋外鉱山および粉塵環境向けのIP55規格
露天掘り鉱山用コンベヤは、通常、直接の降雨、風で舞い上がる粉塵や砂利、そして嵐による時折の浸水にさらされます。IP55は、防塵(完全防塵ではありません)と噴流水に対する保護を提供し、持続的な高圧水にさらされない屋外設置には十分です。IP55オプションを備えたKorea Ever-Power Y2シリーズは、すべての標準的な露天掘り鉱山用コンベヤモーターの要件を満たしています。IEC 160以上のフレームの頑丈な鋳鉄構造は、ベルトから落下する可能性のある塊状物の衝撃に対する優れた機械的保護も提供します。
地下鉱山のコンベヤは、湿度が高い環境(多くの場合90~100%RH)で稼働し、あらゆる表面に微細な石炭粉塵や石粉塵が絶えず付着します。IP55は電気筐体に対して十分な保護を提供します。しかし、地下設備では、高湿度と石炭粉塵の混入により絶縁抵抗が地上環境よりも早く劣化するため、モーターの絶縁抵抗はより頻繁に(少なくとも年に1回)点検する必要があります。メタンガスが存在する可能性のある地下炭鉱では、モーターを含むコンベヤ駆動装置全体が、可燃性ガスリスクに関する該当する地下鉱山設備認証に準拠する必要があります。
多くの鉱山操業は高地で行われています。南米の銅鉱山は3,000~4,000m、アフリカの金鉱山は2,000m、オーストラリアの鉄鉱石採掘場は500~800mです。1,000mを超える高度では、空気密度が低下し、対流によるモータ冷却の効果が低下します。IEC 60034-1では、1,000mを超える高度では100mあたり約1%の出力低下が求められています。3,000mの高度では、モータ出力を20%低下させる必要があります。つまり、3,000mの高度では、公称出力55kWのY2モータは、サイズ選定の目的で44kWモータとして扱う必要があります。
6. 韓国エバーパワー社製 Y2シリーズ鉱山用コンベヤ
Korea Ever-Power Y2シリーズは、IECフレーム132から315まで対応し、ほとんどの露天掘りおよび地下鉱山用コンベヤ駆動に必要な5.5~200kWの出力範囲をカバーします。4極(1,450rpm)構成は鉱山用コンベヤ駆動の標準で、モーター側で流体継手またはソフトスターターを介してヘリカルギアボックスまたはベベルヘリカルギアボックスと組み合わされます。500mを超える非常に長い地上コンベヤには、Korea Ever-Powerは、始動ランプ全体でフルスピードとトルク制御を実現するVFD付きYVF2インバーター駆動モーターを推奨しています。Y2シリーズ全製品は、 三相モーター製品セクション連絡する 韓国エバーパワー技術チーム 75kWを超える大型鉱山用コンベアモーターの仕様について。
| パワーレンジ | 標準出力:5.5~200kW |
| ポーランド人 | 4P(1,450rpm)標準 |
| 効率 | IE3規格 |
| 保護 | 屋外鉱山向けIP55規格 |
| 始動トルク | 定格の2.0~2.8倍(DOL) |
| サービス要因 | 鉱山用コンベアの場合1.25 |
| 義務 | S1連続 |
| 開始方法 | 30mベルト以上のソフトスターター |
7. 鉱山用コンベアの応用
地下から地上への一次採掘用石炭搬送コンベア。粒径0~300mmの重質塊炭に対応し、搬送能力は500~2,000t/h、ベルト速度は1.5~3.5m/s。Y2 4極、18.5~90kW、IP55、ソフトスタート。連続採掘機または長壁式採掘機からの可変供給に対応するため、サービスファクターは1.25。スムーズな始動のために、流体継手付きヘリカルベベルギアボックスが推奨される。
ストックパイルスタッカーコンベアは、かさ密度1,800~2,600 kg/m³の湿った鉄鉱石微粉を搬送します。高い静的傾斜荷重に対応。Y2 4極、30~160 kW、IP55、10~30秒のランプ付きソフトスターター。破砕機からの直接供給時の塊状物衝撃に対する耐性を高めるため、IEC 250以上の頑丈な鋳鉄製フレームを採用。
破砕機、スクリーン、ストックパイル間の骨材移送。Y2 4極、7.5~45kW、IP55。中程度の粉塵、時折の雨。ベルト速度1.0~2.5m/s。最大150mmの塊状砕石に対するサービスファクター1.25。ベルト長が30m未満の場合は直接始動、より長い移送ベルトの場合はソフトスターター。
高湿度環境下で微細粉塵が堆積する地下石灰石運搬コンベア。Y2 4極 11~55kW、IP55。年次絶縁抵抗試験が重要。非石炭地下採掘では、通常、炭鉱で要求されるメタン爆発防止認証は不要ですが、地下採掘に標準のY2モーターを指定する前に、現地の地下採掘規制を確認してください。




8. よくある質問
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