重介淺槽分選機(jī)系統(tǒng)安全性技術(shù)改造

王 瓊

（晉能控股集團(tuán)煤炭洗選公司精煤分公司晉華宮選煤廠， 山西 大同 037016）

引言

近幾年隨著國內(nèi)能源消耗的增加，煤炭需求迅速增長，雖然煤炭綜采技術(shù)水平越來越先進(jìn)，但由于我國不同區(qū)域地質(zhì)條件不同，煤炭質(zhì)量很難滿足綠色潔凈的環(huán)保要求，需采用選煤獲得優(yōu)質(zhì)煤，以充分利用煤炭資源、減少對生態(tài)環(huán)境的壓力[1]。潔凈煤技術(shù)的推廣快速推動了選煤行業(yè)的發(fā)展，也提高了煤炭的經(jīng)濟(jì)價值。隨著選煤技術(shù)的不斷進(jìn)步，洗選煤也趨于精細(xì)化，塊煤分選質(zhì)量也獲得很大提高。洗選塊煤采用重介淺槽分選方法進(jìn)行選煤，此種工藝具有效能高、處理量大、設(shè)備耐用性較好，且介質(zhì)消耗少、產(chǎn)生的次生煤泥少、可靠性高，分選效率高，塊煤排矸簡單方便、高效等諸多優(yōu)點[2]。淺槽中介分選機(jī)的推廣應(yīng)用后，不同煤礦對淺槽重介性能要求有較大差距，整體趨向于結(jié)構(gòu)簡化、運行可靠性好、操作安全、維護(hù)成本低，物料流轉(zhuǎn)排放及時；運行設(shè)備易損件少且易更換，自動化程度高，操控性好；矸石運輸過程平穩(wěn)，噪聲小、安全性高、易操作。因此對淺槽重介分選機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以提高安全性具有十分重要的意義。

1 重介淺槽分選機(jī)分選工藝

重介淺槽分選機(jī)主要對原煤、塊煤分選，并完成排矸工作，普遍塊煤分選設(shè)備在煤炭開采企業(yè)應(yīng)用較多。設(shè)備對原煤分選基于阿基米德原理，將不同密度物體在懸浮液中分離[3]。重介質(zhì)分選機(jī)類型較多，但均采用不同方向重介質(zhì)流保持分選槽密度穩(wěn)定。重介質(zhì)流通過垂直、回轉(zhuǎn)或者水平方式流動，其運動動力來自于機(jī)械攪拌，保證了重介顆粒保持懸浮和各層密度的穩(wěn)定性。由于中間密度150 mm 以上的塊原煤比例低，因此不設(shè)定該煤和矸石解離度，分選機(jī)設(shè)定上限為200 mm，即可降低矸石破碎所需的能耗，也可簡化洗選煤流程、提升脫水效果、降低產(chǎn)品水分。大于200 mm 的初選原煤經(jīng)固定篩、脫介篩，再由精煤破碎機(jī)破碎成不大于80 mm 小塊，精煤碎塊由運輸裝置暫存產(chǎn)品倉庫，在倉庫內(nèi)完成20 mm 的分級工作，50 mm 精煤碎由重介旋流器再次分選。矸石在固定篩和脫介篩脫介脫水后完成矸石產(chǎn)品的作業(yè)。介質(zhì)在矸石和精煤固定篩、脫介篩篩后，將合格介質(zhì)回收進(jìn)行二次循環(huán)利用。精煤和矸石稀介質(zhì)采用磁選回收到介質(zhì)桶被再次使用，回收的介質(zhì)與磁鐵礦粉、水混合成濃介再次輸入介質(zhì)系統(tǒng)二次循環(huán)。磁選尾礦在直線脫水篩和振動弧形篩兩次脫水分級后，摻入精煤產(chǎn)品或重介旋流器分選系統(tǒng)，下水匯入煤泥水系統(tǒng)，如圖1 所示。

圖1 重介選煤工藝流程

2 重介淺槽分選機(jī)存在的安全問題

重介淺槽選煤機(jī)由驅(qū)動機(jī)構(gòu)、拖輪組、機(jī)張緊裝置、淺槽主體、水平介質(zhì)槽、上升介質(zhì)漏斗、排矸刮板組等結(jié)構(gòu)組成[4]。淺槽運行依靠鏈條帶動排矸刮板組在驅(qū)動裝置驅(qū)動下逆時針在托輪運轉(zhuǎn)，介質(zhì)經(jīng)介質(zhì)漏斗到達(dá)槽體，鏈條在長時間載荷作用下會拉長，必須采用合理的拉緊裝置進(jìn)行預(yù)緊保證淺槽正常運轉(zhuǎn)。目前煤礦企業(yè)的傳統(tǒng)淺槽重介分選機(jī)也存在一些問題，涉及安全性的問題如下：

1）重介淺槽分選機(jī)的套筒滾子鏈條可靠性差，容易出現(xiàn)鏈條斷裂、刮板易彎曲的問題。

2）分選機(jī)總是在固定速度運行，當(dāng)排矸量任務(wù)較少時，不僅浪費電力，也易增加鏈條、刮板的磨損量。

3）排矸刮板局部結(jié)構(gòu)剛度偏低，平面的的均布扁孔降低了筋板強度，甚至造成了厚鋼板彎折問題。

4）機(jī)械結(jié)構(gòu)間相互干涉，對后滑道鏈條刮裂的問題分析得知：工作摩擦阻力大造成間歇性卡鏈條問題；滑道處螺栓安裝不規(guī)范造成的外露，使鏈條和聯(lián)接板外露螺栓冒存在碰撞，引發(fā)卡鏈條的問題。

這些故障造成了設(shè)備運行狀況不良，在維修過程中也容易發(fā)生人身傷害事故，針對這些問題研究改變其機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，以提高設(shè)備運行的安全性和可靠性。

3 重介淺槽分選機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)策略

鏈條斷裂原因有材質(zhì)屈服點低、脆性高，拉伸彈性變形不足，因此采用高強第、高耐磨的韌性材料以降低損傷對材料失效的敏感度。刮板彎曲主要由排介孔排布造成強度下降，且聯(lián)接板易出現(xiàn)卡料現(xiàn)象，因此改進(jìn)鏈接板的截面形狀，在滿足使用的同時，減少物料卡滯問題，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。新結(jié)構(gòu)刮板開孔均勻交錯圓孔，并增加中間筋板強化刮板剛度，如圖3 所示。后滑道改造成弧形加延長切線的結(jié)構(gòu)，保證了鏈條帶刮板和滑道之間的平穩(wěn)運行，減少了額外的機(jī)械沖擊，接觸面的原材料選用耐磨鋼板，降低了損耗，延長了設(shè)備維修周期，滑道緊固件改為埋頭結(jié)構(gòu)，避免了鏈條和其他機(jī)構(gòu)的沖擊。

通過機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)，極大降低了設(shè)備的故障率和維修難度，減少了工人的維修作業(yè)次數(shù)和作業(yè)難度，避免了矸石卡滯等多個作業(yè)盲區(qū)，進(jìn)而保證了設(shè)備的運行安全和操作者的人身安全。

圖2 聯(lián)接板新結(jié)構(gòu)

圖3 刮板開孔簡圖

4 重介淺槽分選機(jī)控制系統(tǒng)改進(jìn)

將重介淺槽分選機(jī)采用變頻調(diào)速模式，根據(jù)生產(chǎn)載荷、進(jìn)入料量自動調(diào)節(jié)刮板旋轉(zhuǎn)速度減少鏈條及刮板不必要的磨損。淺槽采用智能化控制系統(tǒng)，通過PLC 集中控制、密度的自動調(diào)節(jié)，經(jīng)多次試驗驗證，淺槽密度控制系統(tǒng)應(yīng)用后可以減少50%的操作人員，有效避免人為造成的遲漏問題，介質(zhì)分流和噴水自動啟動減少了重介消耗，見圖4。鏈條通過系統(tǒng)控制采取液壓拉緊方式，不僅操作方便，也避免了人工打扭矩等帶來的安全隱患。系統(tǒng)潤滑采取自動集中注油方式，保證了操作的安全性。設(shè)置智能化控制的失速保護(hù)裝置，監(jiān)控刮板運行狀況，避免刮板卡滯帶來的意外傷害。利用集控系統(tǒng)的PLC 邏輯關(guān)系設(shè)置設(shè)備間的安全連鎖和遠(yuǎn)程監(jiān)控、啟停以及故障處理功能。PLC 工作時先掃描端子狀態(tài)，將獲取數(shù)據(jù)輸入狀態(tài)寄存器，根據(jù)獲取信息按照設(shè)定程序發(fā)出控制指令，指令輸出映像區(qū)被CPU 集中轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器后輸出端子，最終實現(xiàn)控制設(shè)備動作。

圖4 PLC 工作過程示意圖

5 結(jié)論

對淺槽重介分選機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)改造后應(yīng)用效果良好，不僅減少了電力消耗，降低了生產(chǎn)成本，也減輕了工人的勞動強度和作業(yè)難度，減少了誤操作的發(fā)生，保證了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另外，淺槽重介分選機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)提高了設(shè)備運行的可靠性和自動化程度，減少了操作者和設(shè)備的直接接觸，從根本上保證了煤炭生產(chǎn)安全。