礦用帶式輸送機防跑偏裝置設計應用

孫國龍

（陽泉煤業(yè)有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

礦用帶式輸送機具有事故率低、功效小、運行時間長、距離遠的優(yōu)點，在煤礦運輸上具有較多優(yōu)點。然而在實際使用中帶式輸送機由于運輸距離超長、煤量不均勻等原因造成事故較多。皮帶在正常運轉(zhuǎn)時由于偏移也會造成物料拋灑及皮帶磨損嚴重，這些因素都會造成皮帶壽命減小[1]。

目前，采用的帶式輸送機防跑偏方式只是在輸送機上加裝一套防跑偏托輥以及信號監(jiān)測系統(tǒng)，當系統(tǒng)檢測到信號異常時，檢修人員及時停機進行檢查。由于皮帶物料不均勻或跑偏嚴重，可能發(fā)生重大煤礦機電事故，比如撕裂輸送帶、燒毀電機等，所以對礦用帶式輸送機采取合理有效的防跑偏技術措施，對輸送機安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

1 陽煤三礦K8204工作面概況

陽煤集團三礦K8204工作面位于豎井擴二區(qū)東翼的南部。北部為K8202工作面（已采），東部為豎井五下山81102、81103工作面（已采），南部為擴一區(qū)北翼，其中K8108、K8110、K8112工作面已采，西部為K8203工作面（已采），上覆12號煤層和3號煤層均未開采。

K8204工作面走向長度為1 400 m，傾向長度為185 m，工作面采用U型通風方式，工作面采用綜合機械化回采工藝，截止目前工作面已回采400 m；工作面回采期間在K8204運輸順槽內(nèi)安裝一部DTL型帶式輸送機，輸送機電機功率為300 kW，輸送機運輸能力為250 t/h，輸送帶寬度為1.2 m，運輸速度為4.0 m/s。為了防止輸送機在運輸煤矸時出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，輸送機每隔100 m在H架上安裝一組防跑偏托輥，但是通過實際應用效果來看，傳統(tǒng)防跑偏托輥防跑偏效果差，工作面回采前期因輸送機發(fā)生跑偏造成撕帶事故三起，電機燒毀事故一起，共計造成經(jīng)濟損失達72萬元，制約著輸送機安全高效運轉(zhuǎn)；對此，陽煤集團通過技術研究，設計了一套輸送機防跑偏裝置。

2 帶式輸送機跑偏機理

礦用帶式輸送機主要由輸送帶、滾筒、托輥、電機、減速機、H架、張緊裝置等部分組成；輸送機輸送帶主要利用滾筒摩擦作用進行傳動，輸送帶利用托輥進行承載作用，輸送機在運行方向與滾筒、托輥中心線一致；輸送機在空載狀態(tài)下輸送帶在運轉(zhuǎn)時主要受自身重力影響，輸送帶安裝時若對稱均勻，輸送帶在中線兩側的作用力相互抵消，且兩側向中部靠攏，此時輸送機運行穩(wěn)定，不發(fā)生跑偏現(xiàn)象。

輸送機運輸?shù)奈锪希谳斔蛶戏譃樽髠任锪稀⒅虚g物料以及右側物料，其中物料對輸送帶產(chǎn)生一個垂直向下的力F；左側物料在重力作用下對輸送帶產(chǎn)生垂直左側皮帶的分力F1和沿左側皮帶斜向下的分力F2；右側物料對右側皮帶同樣產(chǎn)生兩個分力F3和F4，當F2=F4時輸送帶不產(chǎn)生跑偏；當F2＞F4時輸送帶向左側跑偏；當F2＜F4時輸送帶向右側跑偏[2-3]。

3 輸送機防跑偏裝置工作原理

1）防跑偏裝置主要是利用各數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器檢測信號，同時將這些信號通過電路板傳遞到PLC，從而來控制托輥組的偏轉(zhuǎn)角度。PLC采用當下煤礦最先進的技術研制而成，具有處理速度快、準確率高、結構簡單的優(yōu)點，能夠精準掌握皮帶的控制精度。

2）輸送機在正常啟動后，系統(tǒng)內(nèi)部的程序?qū)ζУ倪\行情況進行監(jiān)測，當系統(tǒng)檢測到立輥偏移在15°～30°時，系統(tǒng)會自動發(fā)出一級報警信號，此時PLC根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進行分析計算，皮帶可通過PLC控制調(diào)心托輥組的角度來對皮帶進行糾偏，當立輥偏移在30°以上時，系統(tǒng)會自動發(fā)出二級報警信號，此時皮帶會自動停機。

4 防跑偏裝置應用設計

為了提高K8204工作面運輸順槽安裝DTL型帶式輸送機運行穩(wěn)定性，決定對輸送機安裝一套防跑偏裝置。防跑偏裝置主要包括輸送帶跑偏檢測裝置以及糾偏裝置。

4.1 輸送帶跑偏檢測裝置設計

1）輸送帶在實際運行時由于物料不在中心線、托輥安裝有落差、滾筒圓柱度不同及皮帶磨損等原因造成皮帶上的物料不能沿皮帶中心線移動，當物料偏移較大時，輸送帶一側堆積的物料會使皮帶與側面機架磨損嚴重，很容易出現(xiàn)物料拋灑的情況。

2）自動跑偏檢查裝置能夠?qū)崟r對輸送帶運行狀態(tài)及參數(shù)進行監(jiān)測，一旦輸送帶偏移量超過系統(tǒng)預先設定的闕值后，監(jiān)測系統(tǒng)就會立即將數(shù)據(jù)傳遞到控制器，系統(tǒng)就會立即對皮帶進行糾偏，避免皮帶偏移嚴重[4-5]。

3）該防跑偏檢測裝置主要安裝在皮帶架兩側，一旦輸送帶發(fā)生偏移就會與監(jiān)測裝置的立輥接觸，立輥在皮帶的帶動下旋轉(zhuǎn)運動，同時裝置內(nèi)的開關打開并發(fā)出跑偏信號。由于立輥具有回轉(zhuǎn)功能，當載有物料的皮帶與立輥接觸后，立輥會沿著皮帶運行的方向發(fā)生一定角度偏移，最后由人工或彈簧來復位。

4）跑偏裝置根據(jù)設定的偏移值不同發(fā)出不同的故障信號，當立輥偏移在15°～30°以下時，系統(tǒng)會自動發(fā)出一級報警信號，此時皮帶可利用糾偏裝置對運行的皮帶進行糾偏，當立輥偏移在 30°以上時，系統(tǒng)會自動發(fā)出二級報警信號，此時皮帶會自動停機。跑偏裝置立輥的作用力與回轉(zhuǎn)角度成正比，在立輥能夠自動復位的基礎上，作用力應當越小越好。

4.2 輸送帶糾偏裝置設計

1）帶式輸送機出現(xiàn)跑偏時，通常有以下幾種糾偏方式：對皮帶夾角及托輥高低進行調(diào)節(jié)；對擋料板與皮帶的接觸位置進行調(diào)節(jié)；對皮帶上驅(qū)動滾筒和改向滾筒的位置進行調(diào)節(jié)；K8204工作面帶式輸送機設計的防跑偏裝置主要采用調(diào)節(jié)調(diào)心托輥的偏移角度對皮帶進行調(diào)節(jié)。

2）按照皮帶在運行時的受力分析發(fā)現(xiàn)，皮帶發(fā)生跑偏不僅與物料的多少有關，與兩側托輥的角度也有很大關系。當皮帶在實際運行中向左偏移時，工作人員可以將左側的調(diào)心托輥偏移角度增大，同時將右側調(diào)心托輥偏移角度降低，通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶的跑偏糾偏。

3）糾偏裝置主要是由調(diào)心托輥組與前傾托輥組組成。利用推桿來控制托輥的角度。若輸送機運輸較短時，每隔15組皮帶架安裝一組調(diào)心托輥組，如果皮帶的運輸較長時，除了每隔15組皮帶架安裝一組調(diào)心托輥組，還需在機頭、機尾安裝一套前傾托輥組，如圖1所示。

圖1 帶式輸送機防跑偏裝置結構示意圖

5 結語

2019年8月對K8204工作面運輸順槽DTL型帶式輸送機安裝了一套輸送機防跑偏裝置，截止2020年6月工作面已回采到位，通過實際應用取得了顯著應用成效：

1）成本費用降低。該裝置結構簡單，成本費用為0.67萬元，裝置故障率低，便于檢修維護；而且該裝置不僅可用于煤礦中，還可用于運輸、建筑、化工等領域中，實用性強，應用區(qū)域廣。

2）自動化水平提高。該裝置采用數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器對輸送帶跑偏進行實時檢測，檢測精度高，動作靈敏可靠，與傳統(tǒng)跑偏托輥相比自動化水平更高，降低了勞動作業(yè)強度。

3）防跑偏效果好。通過6個月實際應用效果來看，帶式輸送機安裝防跑偏裝置后工作面在后期回采中共計檢測到輸送機17次跑偏現(xiàn)象，并進行輸送機跑偏糾偏，在后期回采中未發(fā)生一起因輸送帶跑偏導致輸送機撕帶、電機燒毀等機電事故，全年可為煤礦節(jié)約設備維修成本費用達60余萬元。