礦用帶式輸送機防跑偏裝置應用分析

陳亮亮

（霍州煤電集團晉北煤業有限公司，山西 忻州 035100）

引言

井下皮帶跑偏是常出現的故障之一。在井下輸送機上安裝的在線檢測裝置對及時發現皮帶跑偏具有重要意義，即通過檢測裝置測量托輥與皮帶邊緣的距離來判斷皮帶跑偏。對皮帶跑偏的測量分為接觸式與非接觸式兩種。隨著先進的監測技術的發展，通過對皮帶安裝的角度傳感器進行判斷來確保皮帶的跑偏，能夠對皮帶的實際運行狀態及運行參數進行準確監測，從而判斷皮帶跑偏。

1 晉北煤礦103 工作面概述

霍州煤電集團晉北煤業有限公司103 工作面位于一采區，東北部與一采區回風、皮帶、軌道巷相鄰；東南部與井田邊界相鄰；工作面設計走向長度為622 m，傾向長度為180 m，工作面回采煤層為5上號煤層，煤層厚度為3.3～6.9 m，平均厚度為5.1 m，截至目前工作面已回采150 m。

在103 工作面回采期間，主要采用DSJ120/200/2×220 帶式輸送機進行煤矸運輸，該輸送機帶寬為1.2 m，帶速為3.5 m/s，運量為200 t/h，電機功率為220 kW，由于103 工作面采用機械化回采工藝，回采煤量大且原煤中夾雜矸石，導致工作面回采前期帶式輸送機經常出現故障，其中輸送機跑偏故障是主要故障之一，根據晉北礦機電科統計發現，103 工作面在回采前期共計發生7 次跑偏故障，導致輸送機電機燒毀1 臺，撕帶4 次，共計造成經濟損失達76萬元，嚴重制約著工作面安全高效回采[1-2]。

2 帶式輸送機工作原理及跑偏分析

2.1 工作原理

帶式輸送機主要通過摩擦驅動對皮帶上的不同物料進行運輸，驅動滾筒主要通過皮帶的摩擦力帶動皮帶運動，因此皮帶是輸送機傳動部分最重要的部件。輸送機上的膠帶一直以無限循環的方式運行，皮帶的閉合運動過程形成閉合空間。閉合空間對輸送機的中心性具有較高的要求，皮帶的上下面運行速度須保持一致切平行。皮帶在寬度方向的偏移量不得大于皮帶度的5%，皮帶在寬度方向的偏移量小于皮帶度的5%，這屬于皮帶正常偏移，皮帶在寬度方向的偏移量大于皮帶度的5%，這種情況判斷為偏移皮帶跑偏。

2.2 跑偏原因

1）皮帶架安裝不當：帶式輸送機在安裝時若皮帶架不能按照標準工藝進行安裝，皮帶架在長時間、高負荷的狀態下內部組織會出現變形及老化，風吹日曬會降低皮帶架的鋼結構，導致皮帶運行時發生跑偏。

2）托輥架以及托輥不正：由于廠家生產的托輥質量不一，當一組托輥質量有問題或托輥安裝不正時，通常不會發生跑偏，若多組托輥質量有問題或托輥安裝不正時，皮帶通常會發生跑偏。

3）包膠滾筒：第一，滾筒外表面在生產時由于存在誤差導致皮帶發生跑偏；第二，皮帶與滾筒在運行時，當兩者間的接觸面積不同時產生的摩擦力也不同，皮帶由于受力不均勻也會在運行時發生跑偏；第三，由于皮帶運送的物料濕度較大，潮濕的物料會與滾筒發生粘連導致皮帶發生跑偏。

4）皮帶制造工藝差：皮帶在生產時，由于材料存在一些質量問題，導致皮帶在運行時受力不均，而皮帶在不同張緊力的作用下兩側受力不對稱就會發生跑偏。

3 防跑偏裝置的設計分析

為了進一步提高103 工作面帶式輸送機運行穩定性，降低輸送機跑偏現象，晉北煤礦對帶式輸送機安裝了一套防跑偏裝置。

3.1 防跑偏裝置設計原理

1）103 工作面帶式輸送機安裝的防跑偏裝置如圖1 所示，主要是采用跑偏量檢測裝置對運行的輸送機皮帶的橫向位置進行檢測與收集，并將這些數據送入控制器，控制器經過對采集的數據進行計算分析，計算出的控制量輸入到驅動執行電機，驅動執行電機發生以一定的速度產生角位移，再通過蝸桿傳動將旋轉運送轉化為直線運動，最終托輥架在蝸桿的作用下使調心托輥產生角位移，將皮帶恢復到正常位置。

圖1 103 工作面帶式輸送機防跑偏裝置結構示意圖

2）該裝置能夠實時監測調心托輥的偏移角度來判斷皮帶是否處于跑偏狀態，也能精準地判斷皮帶的跑偏量。當調心托輥的偏移角度較小時，系統默認皮帶屬于輕微跑偏狀態，調心托輥能夠對皮帶跑偏現狀進行調整；當調心托輥的偏移角度超過裝置的默認值后且繼續增大時，系統判斷出皮帶處于跑偏嚴重且不可調整狀，此時系統會自動發出報警，提醒工作人員檢查，與此同時系統還會對前后調偏托棍的運行狀態進行檢查，若出現相同的結果，則判定皮帶屬于嚴重跑偏狀態，立即自動停機，防止皮帶跑偏事故擴大。

3.2 防跑偏裝置結構優點

1）結構簡單：103 工作面帶式輸送機安裝方跑偏裝置結構相對簡單，整套裝置成本費用為0.44萬元，成本費用低且便于維護。

2）自動化水平高：與傳統防跑偏托輥相比，該裝置主要通過對調調心托輥偏移量判斷輸送機是否發生偏移，并立即執行保護動作，該裝置動作靈敏可靠，防跑偏精度高，自動化水平高，解決了傳統防跑偏托輥應用效果差、故障率等技術難題。

3）防跑偏效果好：該裝置對輸送帶小偏移進行判斷是否為跑偏動作，并及時進行防跑偏保護，通過在103 工作面帶式輸送機實際應用發現，該裝置保護動作執行時間小于3 s，輸送機跑偏量控制0.3 m范圍內，防跑偏效果好[3-5]。

4 結語

截止2019 年2 月103 工作面已回采結束，對工作面帶式輸送機安裝防跑偏裝置后，通過4 個月實際應用效果來看，該裝置防跑偏效果好，輸送機安裝該裝置后工作面在后期回采過程中共計阻止12 次輸送機跑偏現象，且未發生一起因輸送機跑偏導致輸送機電機燒毀、斷帶等事故，全年可節約維修成本達40 余萬元，有效保證了103 工作面帶式輸送機安全高效運行，取得了顯著應用成效。