帶式給煤機在主井裝載設備中的應用

宋朝瑞

開灤(集團)有限責任公司唐山礦業分公司 河北 唐山 063000

0 前言：

唐山礦業公司一號井始建于1879年，清末洋務運動時安裝，1881年投入使用，承擔著該礦一半原煤的提升任務，配有1對10t底卸式箕斗，設計提升能力179萬t/a。

該主井箕斗采用定時裝載方式。原煤中煤質、水份含量、矸石含量、顆粒度及溜煤速度的不確定性，造成箕斗裝載重量的不可控，極易造成超載。超載運行危害很多，鋼絲繩首當其沖，超載運行時鋼絲繩靜張力增大，極易出現斷絲、繩徑急劇縮小等嚴重后果。超載導致提升機的超負荷運行，主軸裝置及傳動系統的薄弱部位沖擊較大，降低主軸裝置及傳動系統的使用壽命。提升機超負荷運行時，電機電流增大，溫度升高，絕緣降低，大大降低電機的使用壽命，嚴重時出現提不動、甚至燒電機的現象。

箕斗的定時裝載不滿足安全生產，需通過技術改造安裝可靠性高、適用性強的定重裝載設備。《煤礦安全規程》第393條：箕斗提升必須采用定重裝載[1]。因此，對箕斗實行定重裝載是保證主井提升安全可靠的必然發展方向。

1 原裝載設備

1.1 原裝載設備工作原理

原裝載設備采用定時裝載形式。其工作原理：原煤完全靠自重，由煤倉，途經呈45°斜度的一系列溜槽，最終喂至箕斗；箕斗的裝載量是由液控扇形閘門的開啟時間決定的，其邏輯動作是以PLC為核心的控制部分，控制液壓設備實現的。

1.2 原裝載設備存在的問題

(2)裝載動作的核心是扇形閘門的開合，扇形閘門閉合時存在卡塊的事故隱患。

(3)生產工藝環節多且復雜，出現故障的概率大。

(4)裝載設備占用空間大，維護空間小，為日常檢修或處理故障時帶來不便。

2 裝載設備技改的方案選擇

2.1 技術改造的原則

(1)必須滿足《煤礦安全規程》。

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(2)避免出現超載、欠載現象，避免出現“二次裝載”，同時保證裝載周期。

(3)控制部分與主提電控部分做到無縫對接，兼容性好。

(4)力求裝載工藝[2]環節少且簡單，設備占用空間小。

(5)裝載工程中避免出現卡塊和灑煤現象。

(6)根據現場條件，做到技改工作量最小，改造周期最短。

2.2 技改方案的確定 根據該礦井年度更新改造計劃，結合現場條件，經過深入的調查研究，確定最終的技改方案：

(1)將原裝載設備拆除，安裝給煤機本體及附屬設備。

(2)對控制部分升級改造，將采集的各類數據和指令等信息，利用工業環網上傳至車房工控機。

(3)對信號系統更新改造，實現裝載手動、自動和點動三種模式。

(4)安裝高清視頻監控設備，并將視頻信號傳輸至車房監視器。

(5)完善檢修平臺、信號工小屋及現場標準化工作。

2.3 新裝載設備的工作原理 技改后的裝載設備，如圖1所示，由給煤機本體及其附屬溜槽、稱重計算模塊[3]、控制系統、信號系統、視頻監控系統和液壓控制系統等組成。

工作原理：驅動裝置通過鏈傳動，帶動驅動滾筒和輸送帶，輸送帶運動使原煤通過導料槽裝入箕斗，輸送帶回程，如此循環直至裝載完成。

圖1 新裝載設備示意圖

2.4 稱重計算原理 該設備裝有稱重傳感器和速度傳感器，分別檢測原煤的重量信號和輸送帶的速度信號，兩信號經轉換器轉換成數字量送入積算器進行處理，得到原煤重量的累計值和瞬時值。該計算原理被稱為分批計量系統，它由積算器的流量儲存功能和工控機的數據處理功能共同完成。

當累計值達到設定值時，控制主機發出停機命令使驅動裝置斷電停機，經過短時間的延遲后發出提升信號，裝載動作完成。

3 裝載設備技改后的優點

經過1年的使用，該裝載設備趨于穩定，對比原裝載設備，有以下優點：

(1)實現了裝載定重精準化，解決了超載問題，符合《煤礦安全規程》，做到了安全提升。

(2)結合電控系統和信號系統，可實現車房對裝載設備的遠程控制，也可實現裝載自動化，達到了“自動化減員”的目標。

(3)結合電控系統和視頻監控系統，實現車房對裝載信息的實時監控和裝載現場的可視化，達到了“無人值守”的目標。

(4)驅動裝置功率下降了63.3%，工作方式由連續式改為間歇式，達到了“節能降耗”的目標。

(5)解決了欠載問題的同時，縮短了裝載周期，提高了生產效率。

(6)設備占用空間小，維護保養方便。

(7)裝載工藝環節少，故障率降低。

(8)卡塊現象基本杜絕，灑煤現象明顯減少。

(9)噪音降低，明顯改善作業環境。

4 結論

針對原裝載設備的各種問題，通過技術改造，逐條解決，最終符合《煤礦安全規程》。將主井裝載設備建設成“本質安全型”，起到了積極作用，本次技改為其他礦井主井裝載設備改造提供了思路。