綜采工作面刮板輸送機張緊裝置控制系統(tǒng)研究

王中棟

（山西汾西礦業(yè)（集團）有限責任公司雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

引言

刮板輸送機是綜采工作面煤炭運輸?shù)闹饕O(shè)備，其運輸?shù)拿禾苛縿討B(tài)變化，從而使得刮板鏈張緊力不斷變化。當刮板鏈張緊力過小則刮板鏈環(huán)與鏈輪嚙合過程中容易松動，進而導(dǎo)致脫鏈故障；當張緊力過大時則鏈輪、鏈環(huán)摩擦阻力增加，不僅增加刮板輸送機能耗，而且設(shè)備磨損程度顯著增加[1-3]。現(xiàn)階段刮板輸送機張緊多是通過人工控制機尾處的緊鏈裝置實現(xiàn)，此種張力調(diào)節(jié)方式存在自動化程度低、張緊力變化明顯等問題。為此，提出一種刮板輸送機張緊控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過控制機尾收縮實現(xiàn)張緊力自動調(diào)整，從而實現(xiàn)對刮板鏈張力的自動控制。

1 綜采工作面刮板鏈張緊力影響因素分析

山西某礦90306綜采工作面設(shè)計走向長、傾向長分別為1 560 m、256 m，回采的9號煤層厚度平均3.9 m，傾角6°，賦存較為穩(wěn)定。9號煤層頂?shù)装鍘r層以穩(wěn)定的砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主。采面使用MG-500/1140-GWD型采煤機、ZY8000/25/50液壓支架以及SGZ-900/1050刮板輸送機。具體采面使用的刮板輸送機技術(shù)參數(shù)見表1所示。

表1 刮板輸送機技術(shù)參數(shù)

根據(jù)采面刮板輸送機使用情況，將影響刮板鏈張緊力因素歸結(jié)為以下幾個方面：

1）采用刮板輸送機鏈環(huán)規(guī)格為Φ34×123-C，本身鏈環(huán)為彈性體。鏈環(huán)在電動機張緊力以及摩擦阻力等因素綜合作用下出現(xiàn)彈性變形，從而使得張緊力有所降低。

2）隨著刮板輸送機服役時間增加，鏈環(huán)局部位置出現(xiàn)塑形、蠕變變形，鏈環(huán)長度有所增加，從而使得張緊力降低。

3）采煤回采過程中煤炭截割量不斷變化，掉落至刮板輸送機中部槽內(nèi)的原煤量會動態(tài)變化，原煤量不同使得刮板鏈環(huán)受到的張力出現(xiàn)動態(tài)變化，從而影響刮板鏈張緊長度。

4）采面在回采過程中，在煤層傾角、采面輸送機不平直等因素影響下，刮板鏈中部槽間會出現(xiàn)間隙，不同位置間隙以及間隙量均會影響刮板鏈張緊程度。

從上述分析得出，刮板鏈張緊力處于動態(tài)變化過程，通過自動調(diào)整機尾伸縮裝置可實現(xiàn)刮板鏈張緊力的動態(tài)補償，從而確保刮板鏈始終具有合適的張緊度。

2 自動張緊控制系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

具體自動張緊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有PLC控制裝置、鏈條張力檢測裝置、液壓控制系統(tǒng)以及機尾伸縮裝置等，具體結(jié)構(gòu)見圖1所示。其中鏈條張力檢測通過測定液壓油缸內(nèi)壓力變化實現(xiàn)。液壓油壓力測定信號傳輸至PLC后，PLC將液壓油壓力與標準壓力進行比對，并決定是否對刮板鏈條進行張緊；機尾伸縮裝置通過調(diào)整鏈輪間距來實現(xiàn)張力自動調(diào)節(jié)；液壓控制系統(tǒng)中電磁閥依據(jù)PLC控制指令動作，從而實現(xiàn)液壓油缸伸縮控制。

圖1 自動張緊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

在刮板輸送機啟動初期，通過調(diào)整機頭、機尾電動機啟動順序即可給刮板鏈施加一定量的預(yù)緊力；隨后依據(jù)刮板輸送機運行過程中運輸煤炭量變化對刮板鏈張緊程度進行調(diào)節(jié)。具體的控制原理為：

1）當PLC檢測到液壓油缸壓力超過設(shè)定上限值時，表明刮板鏈張力過大，則PLC向液壓系統(tǒng)發(fā)出控制指令，液壓油缸緩慢收縮，從而減少刮板鏈張力；

2）當PLC檢測到液壓油缸壓力小于設(shè)定下限值時，表明刮板鏈張力過小，則PLC向液壓系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓油缸緩慢伸出，增加刮板鏈張力；

3）當液壓油缸壓力在設(shè)定值范圍區(qū)間時，則表明刮板鏈張力在合理范圍內(nèi)。

2.3 機尾伸縮裝置結(jié)構(gòu)

具體在刮板輸送機機尾布置的伸縮裝置結(jié)構(gòu)見圖2所示，主要結(jié)構(gòu)包括有固定底架、滑動機架、張緊油缸等構(gòu)成。將機尾鏈輪布置在滑動機架上，張緊油缸及支座等布置在底架兩側(cè)，油缸伸縮桿與移動機架連接。液壓油缸伸縮桿帶動機架移動，從而實現(xiàn)刮板鏈張力的調(diào)節(jié)。

圖2 機尾伸縮裝置結(jié)構(gòu)

2.4 液壓控制系統(tǒng)

通過布置傳感器對液壓油缸壓力進行實時測定，測定信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給PLC，PLC將測定壓力值與設(shè)定壓力值進行比對，從而確定液壓油缸伸出、回縮或者保持不變。具體液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖3所示，主要結(jié)構(gòu)包括有油泵、油箱、電磁閥等。油泵將液壓油泵送至液壓系統(tǒng)中，當電磁閥處于截止位時安全閥回流至液壓油箱；當電磁閥開啟后則液壓油流入張緊油缸內(nèi)，液壓油通過推動液壓油缸活塞移動實現(xiàn)移動量以及移動方向控制。

圖3 液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語

刮板輸送機是實現(xiàn)煤炭運輸?shù)闹饕O(shè)備，確保刮板鏈張緊力在合理范圍內(nèi)不僅可提高刮板輸送機煤炭運輸效率，而且可降低設(shè)備磨損以及能耗。針對現(xiàn)階段手動調(diào)節(jié)張緊力存在調(diào)節(jié)滯后、精準度偏低以及無法滿足自動化生產(chǎn)需要等問題而設(shè)計的張緊裝置控制系統(tǒng)，通過其各系統(tǒng)間相互配合即可將刮板輸送機刮板鏈張緊力確定在合理范圍內(nèi)。