帶式輸送機液壓自動張緊裝置設計及應用

王 坤

（中檢集團公信安全科技有限公司，山東 棗莊 277101）

1 61606 運輸順槽概況

國源礦業開發有限公司61605 運輸順槽位于61盤區北翼東側，距已回采61601 工作面約300 m，南接西翼開拓大巷，北至井田邊界。相鄰的東側61605工作面和西側61608 工作面均未采動。

61606 運輸順槽設計長度為1 156 m，掘進煤層為6 號煤層，煤層為長焰煤、黑色，平均厚度為21.37 m，煤層結構復雜；工作面區域煤層夾矸4～12 層，單層夾矸厚度0.1～0.6 m，夾矸平均總厚度2.78 m；夾矸巖性為碳質泥巖、泥巖及高嶺土；煤層平均傾角為1.5°；煤層普氏硬度系數為0～1.0，夾矸普氏硬度系數f=2.0～3.0。

61606 運輸順槽采用綜合機械化掘進工藝，巷道采用EBZ260 型掘進機掘進，采用SSJ-100 型帶式輸送機進行運煤，巷道內設計安裝2 部帶式輸送機，每部輸送機運輸長度為660 m，帶式輸送機功率為40 kW，雙電機驅動方式，輸送機采用游動車張緊裝置；截止目前巷道已掘進420 m。

2 巷道掘進期間運輸現狀及主要問題分析

2.1 帶式輸送機運輸現狀

巷道在前期掘進過程中巷道內帶式輸送機共計發生7 起斷帶事故，3 起因帶式輸送機跑偏導致輸送機運輸負荷加大，出現電機燒毀事故；通過現場調查發現，帶式輸送機在空載以及重載狀態下普遍存在打滑、跑偏現象，而造成帶式輸送機出現打滑跑偏主要原因是由于帶式輸送機張緊力不合理；61606 運輸順槽主要采用游動車進行張緊，當輸送帶加長后一人開啟游動車開關，另一人觀察游動車移動時輸送帶張緊情況，當輸送帶張緊到一定程度時通過人工關閉游動車電源，由此對輸送帶張緊力進行調整。

2.2 主要問題分析

1）自動化水平低：傳統的游動車張緊裝置一般安裝在距輸送機機頭20～30 m 處，且游動車采用一臺額定電流為80 A 隔爆型開關進行控制，該開關與帶式輸送機未進行聯鎖控制，當運輸過程中需要調節張緊裝置時，需3 人配合施工，一人關閉帶式輸送機電源，一人開啟游動車開關，另一人貫徹游動車移動距離，整個過程相對煩瑣、自動化水平低、勞動作業強度大，不利于巷道安全快速掘進。

2）張緊精度低：傳統游動車張緊裝置在進行輸送帶張緊時，主要利用人工觀察，當游動車移動一段距離后施工人員發現輸送帶具有一定張力時即可判斷張緊合理，判斷盲目性大，很容易造成輸送帶因張緊力不合適而導致跑偏、斷帶等事故；同時傳統張緊裝置只能對輸送機靜態時進行張緊，當輸送機在運輸物料時無法實時對輸送帶進行張緊，降低了張緊精度[1]。

3）保護裝置落后：由于帶式輸送機在運輸物料過程中受大塊煤矸、鐵器等磨損，導致輸送帶磨損嚴重，磨損輸送帶在運輸物料時若張緊力過大時很容易造成輸送帶斷帶事故，而傳統游動車張緊裝置不具有輸送帶監測功能，當輸送帶磨損嚴重時無法對其張緊裝置自動調節，系統保護裝置相對落后。

3 液壓自動張緊裝置設計

3.1 液壓自動張緊裝置結構

液壓自動張緊裝置主要由游動車、重力感應裝置、激光掃描儀、PLC 控制以及各類開關如游動車開關（80 A）、連鎖開關（200 A）等組成，如下頁圖1 所示。

圖1 液壓自動張緊裝置結構示意圖

1）重力感應裝置主要由感應彈簧、硅膠托輥、感應器等部分組成，該裝置主要安裝在距機頭20 m 處，感應器玉PLC控制器連接，重力托輥下方安裝3 個感應彈簧，感應彈簧與感應器連接，該裝置主要監測輸送帶運輸物料重力變化，從而實現實時張緊自動調節目的。

2）激光掃描儀主要包括激光發射器、處理器等部分組成，激光掃描儀安裝在距輸送機機頭30 m 處上輸送帶下部，距輸送帶安裝距離為0.3 m，激光發射器可發出連續穩定的光束，處理器與PLC 控制器連接；該裝置主要對輸送帶磨損情況進行監測，并實時發出保護動作。

3）游動車主要包括松帶固定游動車、儲帶游動車、拉緊游動車，固定游動車安裝在軌道一端，固定游動車上安裝一個絞盤，絞盤與鋼絲繩一端固定連接，儲帶游動車主要用于儲存輸送帶，拉緊游動車通過鋼絲繩與儲帶游動車連接，其中固定游動車、拉緊游動車電機與游動車開關連接。

4）PLC 控制器是整套裝置的核心部件，主要用于各類數據收集處理，并下達指令，PLC 控制器分別與連鎖開關、重力感應裝置、激光控制器進行連接。

5）連鎖開關額定電流為400 A，連鎖開關與帶式輸送機電機開關連接，連鎖開關主要用于對帶式輸送機電機進行連鎖控制。

3.2 裝置工作原理

3.2.1 重力感應張緊原理

1）重力感應裝置設置感應動作保護值為100 kg/m2，當帶式輸送機運輸物料單位質量達100 kg時，裝置通過感應器監測并進行數據統計，感應器及時將統計數據上傳至PLC 控制器內。

2）PLC 空中器接收數據信號后及時對游動車開關發生指令，游動車開關接收指令后控制松帶固定游動車以及拉緊游動車上的絞車盤轉動，在絞車盤帶動下使儲帶游動車向前移動。

3）儲帶游動車向前移動實現松帶目的，從而避免了輸送帶因運輸重量大的物料時出現張緊力過大，導致斷帶事故；當輸送帶卸載物料時，重力感應裝置監測到輸送帶內運輸物料質量不足50 kg/m2時，感應器再次將收集信號發送至PLC 控制器內，控制器接收信號后對游動車開關發送指令。

4）游動車開關接收指令后及時松動固定游動車以及拉緊游動車進行控制，具體控制步驟如下：松帶游動車絞車盤順時針轉動，使鋼絲繩延長，而拉緊游動車絞車盤逆時針轉動使鋼絲繩拉緊，此時儲帶游動車在鋼絲繩作用下向后移動，從而實現張緊目的[2]。

3.2.2 輸送帶磨損及斷帶張緊原理

1）通過激光掃描儀主要判斷輸送帶磨損以及斷帶情況，當輸送帶出現磨損時激光掃描儀發射的連續光束，被接收器接收時間不同，磨損的地方光束接收時間長，根據光束接收時間差判斷輸送帶磨損情況。

2）當輸送帶出現嚴重磨損后，接收器無法接收連續穩定的光束，此時處理器及時將信號傳送至PLC控制器內，控制器接收信號后對游動車開關下發指令，游動車開關接收指令后及時對3 臺游動車進行控制，控制方式與重力感應張緊方式相同，實現松帶目的[3]。

3）當輸送帶出現斷帶事故時，激光掃描儀只發出光束，但無法接收光束，此時判斷為斷帶事故，處理器及時將信號傳送至PLC 控制器內，控制器接收信號后對連鎖開關發出指令，連鎖開關接收指令后及時切斷輸送帶電源，從而防止斷帶事故范圍擴大。

4 應用效果分析

61606 運輸順槽掘進至420 m 處對第一部帶式帶式輸送機安裝了一套液壓自動張緊裝置，截止2021 年12 月14 日巷道已掘進到位，巷道掘進至670 m處安裝了第二部帶式輸送機，為了分析液壓張緊裝置應用效果，第二部仍然采用傳統游動車張緊裝置，經對比分析發現：第二部帶式輸送機采用游動車張緊時，在后期回采過程中輸送機因張緊不適宜導致故障共計12 起，而第一部帶式輸送機安裝液壓張緊裝置后，未出現一起因張緊不適宜導致輸送機故障，減少輸送機維修費用達27.4 萬元，大大提高了帶式輸送機運行穩定性，保證了采掘巷道安全快速掘進。