斷鏈掉鏈保護(hù)裝置在煤礦刮板輸送機(jī)中的應(yīng)用

崔文亮

（陽煤集團(tuán)平定裕泰煤業(yè)有限公司， 山西 平定 045200）

引言

刮板輸送機(jī)是一種以撓性體為牽引鏈的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，其廣泛應(yīng)用于煤礦綜采和掘進(jìn)工作面煤炭及矸石運(yùn)輸。刮板輸送機(jī)主要由機(jī)頭部、刮板鏈、溜槽、機(jī)尾部和其他附件組成。刮板輸送機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)是經(jīng)機(jī)頭和機(jī)尾鏈輪循環(huán)運(yùn)動的刮板鏈，承載機(jī)構(gòu)為溜槽。刮板輸送機(jī)在運(yùn)輸過程中經(jīng)常會遇到斷鏈和掉鏈故障，根據(jù)有關(guān)煤炭生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)計(jì)，斷鏈和掉鏈故障占到刮板輸送機(jī)機(jī)械故障的40%以上，若不能將上述故障及時發(fā)現(xiàn)和排除，則會導(dǎo)致刮板鏈卡死，嚴(yán)重時損毀設(shè)備，直接影響到工作面的正常生產(chǎn)運(yùn)輸[1]。

1 刮板鏈斷鏈和掉鏈原因分析

1.1 斷鏈原因分析

1）鏈環(huán)銹蝕強(qiáng)度降低。煤礦井下有各種礦用廢水，井下廢水與廢機(jī)油、乳化液及煤泥等結(jié)合后，水中的硫酸根等離子含量會高于正常水中的含量，導(dǎo)致礦井廢水腐蝕性相對較高，對刮板機(jī)的腐蝕作用也更強(qiáng)，長時間使用的刮板機(jī)鏈環(huán)會產(chǎn)生生銹及脫皮等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致鏈環(huán)強(qiáng)度降低，引發(fā)斷鏈故障的發(fā)生。

2）強(qiáng)力斷鏈。當(dāng)鏈環(huán)所受到的沖擊載荷超過其強(qiáng)度極限時會發(fā)生脆性斷裂，這種斷鏈形式多是突發(fā)性的，而鏈環(huán)焊接處通常是斷鏈易發(fā)部位。

3）動載荷及疲勞損壞。刮板機(jī)刮板及鏈環(huán)在運(yùn)行過程中會受到煤矸石下落時產(chǎn)生的沖擊動載荷作用，可能造成刮板彎曲或者矸石卡在輸送機(jī)內(nèi)等現(xiàn)象，刮板機(jī)受到動載荷的作用，會導(dǎo)致鏈環(huán)瞬時受力過大，從而造成斷鏈?zhǔn)鹿省６伟彐溤谶\(yùn)行中速度及加速度都會發(fā)生周期性的變化，從而發(fā)生疲勞損壞，周而復(fù)始，強(qiáng)度降低后會最終導(dǎo)致斷鏈的發(fā)生。

1.2 掉鏈原因分析

1）鏈環(huán)安裝節(jié)數(shù)不同。刮板機(jī)在日常運(yùn)行維護(hù)期間，若在刮板機(jī)兩側(cè)安裝節(jié)數(shù)不同的鏈環(huán)，如一側(cè)安裝七節(jié)鏈環(huán)而另一側(cè)安裝五節(jié)鏈環(huán)，導(dǎo)致鏈環(huán)兩側(cè)受力不均，從而出現(xiàn)掉鏈現(xiàn)象。

2）鏈環(huán)入槽失誤。刮板機(jī)正常運(yùn)行中，鏈環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)過來后準(zhǔn)確進(jìn)入鏈輪槽中，若刮板機(jī)機(jī)頭的鏈輪發(fā)生磨損，則會導(dǎo)致鏈環(huán)無法準(zhǔn)確入槽，從而造成兩側(cè)的刮板鏈不平行。物料若卡在溜槽中，鏈環(huán)則無法在溜槽內(nèi)運(yùn)行，最終引發(fā)掉鏈故障。

3）刮板機(jī)溜槽兩側(cè)的鏈環(huán)松緊程度不同，也會導(dǎo)致掉鏈故障發(fā)生。造成此類故障的原因主要有：刮板鏈在安裝后，溜槽兩側(cè)的鏈環(huán)存在制作精度誤差，造成兩側(cè)鏈條長度不一。刮板機(jī)在運(yùn)行過程中，長期存在鏈條兩側(cè)負(fù)載不均，造成兩側(cè)的磨損不一樣，最終導(dǎo)致掉鏈故障。

2 舊式刮板機(jī)斷鏈掉鏈保護(hù)裝置弊端

現(xiàn)階段對于斷鏈掉鏈保護(hù)裝置有多種形式，較為常見的方法有：在刮板機(jī)上方安裝觸發(fā)裝置接觸刮板機(jī)的刮板和鏈環(huán)，通過對相關(guān)運(yùn)行信號進(jìn)行采集與分析，而對故障進(jìn)行報警。該類保護(hù)設(shè)備存在的弊端主要有：保護(hù)裝置體積較大、安裝維修不方便，對刮板機(jī)的正常運(yùn)行存在一定干擾，裝置部件多、維修工作量大等[2]。

3 新型斷鏈掉鏈保護(hù)裝置

3.1 保護(hù)裝置的構(gòu)成及工作原理

如下頁圖1所示，該保護(hù)裝置主要由位于兩側(cè)刮板鏈上方的近接開關(guān)、信號傳輸線路及控制系統(tǒng)構(gòu)成。刮板運(yùn)行通過近接開關(guān)后，兩側(cè)的兩個近接開關(guān)會分別取得一個信號，信號經(jīng)傳輸線路進(jìn)入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對兩個監(jiān)測信號的間隔時間及信號強(qiáng)度進(jìn)行對比分析，從而判斷兩側(cè)的刮板是否平行。若發(fā)生斷鏈掉鏈故障，則測得的信號會出現(xiàn)明顯的差異，系統(tǒng)進(jìn)行報警，刮板機(jī)停機(jī)。

根據(jù)刮板機(jī)現(xiàn)場實(shí)際情況來安裝保護(hù)裝置，安裝位置可以在機(jī)頭、中部溜槽或者機(jī)尾部，安裝高度可距刮板10～30 mm，兩近接開關(guān)信號允許間隔時間可根據(jù)刮板鏈運(yùn)行速度及允許信號誤差來綜合確定。合理的安裝不但可以防止刮板機(jī)物料對近接開關(guān)的碰撞，也能夠保證開關(guān)動作靈敏可靠，減少因誤判而引起的不必要損失。保護(hù)裝置的電氣控制圖如圖2所示。

圖1 保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 電氣控制示意圖

3.2 保護(hù)功能的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1）該保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)對刮板機(jī)因斷鏈掉鏈引起的刮板歪斜保護(hù)。刮板機(jī)在正常運(yùn)行情況下，兩近接開關(guān)所取得的信號間隔時間應(yīng)保持在150 ms內(nèi)。若監(jiān)測的信號監(jiān)測間隔大于150 ms，則可認(rèn)為刮板機(jī)存在運(yùn)行故障，通過控制系統(tǒng)對刮板機(jī)發(fā)出停機(jī)命令，從而實(shí)現(xiàn)對刮板機(jī)的保護(hù)[3]。

2）該保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)刮板機(jī)因刮板嚴(yán)重磨損的保護(hù)。近接開關(guān)安裝后，其與刮板之間的距離是固定的，因而開關(guān)有效測量距離亦是一定的。若刮板發(fā)生了嚴(yán)重的磨損，則近接開關(guān)與刮板之間的距離會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致近接開關(guān)的信號接收出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其無法正常接收脈沖信號。通過控制系統(tǒng)的信號統(tǒng)計(jì)對比，若兩側(cè)的兩個近接開關(guān)接收的信號個數(shù)存在差別，控制系統(tǒng)會對相應(yīng)情況進(jìn)行語音播報，巡檢人員對刮板機(jī)進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能。

3）該保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)對刮板漏裝及掉落的保護(hù)。刮板輸送機(jī)的刮板屬于容易磨損和破壞的部件，因此要經(jīng)常進(jìn)行更換處理，刮板在鏈環(huán)上按一定的距離均勻分布，可以保證刮板鏈承載物料后受力均勻，漏裝或者運(yùn)行中刮板掉落對刮板機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行是不利的。若刮板機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)上述狀況，則兩側(cè)近接開關(guān)獲取的脈沖信號間隔會較正常運(yùn)行時大，控制系統(tǒng)及時進(jìn)行停機(jī)處理，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

3.3 電氣控制程序

刮板機(jī)正常啟動運(yùn)行后，接觸器接通后，計(jì)時器開始正常運(yùn)行，兩個近接開關(guān)的計(jì)時器會分別對兩側(cè)刮板的運(yùn)行情況進(jìn)行信號監(jiān)測，若出現(xiàn)斷鏈掉鏈等情況引起信號變化時，通過控制系統(tǒng)及時發(fā)出控制信號，以實(shí)現(xiàn)對刮板機(jī)的保護(hù)功能[4]。

3.4 技術(shù)特征及優(yōu)勢

該保護(hù)裝置的主要技術(shù)特征為：通過將兩個并排的接近開關(guān)布置于刮板機(jī)上方來采集其運(yùn)行的信號；兩個近接開關(guān)通過傳輸線路與控制系統(tǒng)相連接，控制系統(tǒng)通過對兩個近接開關(guān)所收集的脈沖信號個數(shù)及強(qiáng)度進(jìn)行綜合分析來判斷刮板機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；通過將近接開關(guān)安裝在合理位置和高度來確保監(jiān)控系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行；監(jiān)控系統(tǒng)與報警裝置相連，在發(fā)生故障后及時報警并停機(jī)，從而保證刮板機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

與現(xiàn)有的保護(hù)裝置相比較，該保護(hù)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：該保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便，安裝后并未對刮板機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾影響；通過合理安裝及參數(shù)設(shè)定，能夠?qū)伟鍣C(jī)常見的斷鏈掉鏈故障進(jìn)行及時準(zhǔn)確的判斷，反應(yīng)靈敏、抗干擾能力強(qiáng)、故障率低，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的保護(hù)功能。

4 結(jié)語

該套斷鏈掉鏈保護(hù)裝置被運(yùn)用于井下工作面及洗煤廠洗選車間刮板輸送機(jī)后，實(shí)現(xiàn)了安全平穩(wěn)運(yùn)行，通過監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度室控制臺相連接，可以獲取關(guān)鍵運(yùn)輸部位的刮板機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，在出現(xiàn)斷鏈及掉鏈故障后能夠及時報警并停機(jī)，有效防止了故障的擴(kuò)大，降低了人工故障處理的難度，實(shí)現(xiàn)了刮板機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，具有一定的推廣價值。

[1]王立波.選煤廠刮板機(jī)常見故障及解決辦法[J].煤炭工程，2016，48（12）：70-72；75.

[2]高建.基于礦用刮板機(jī)斷鏈?zhǔn)鹿实姆治雠c預(yù)防[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（9）：180-181.

[3]湯政，劉征，葛德武.刮板機(jī)常見故障分析與處理方法研究[J].科技傳播，2011（16）：36-37.

[4]石鳳巧.淺析刮板機(jī)常見故障及處理措施[J].山西焦煤科技，2009（11）：18-19.