刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置在屯蘭選煤廠的研究與應(yīng)用

寇金成

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司西山煤電屯蘭選煤廠，山西 古交 030206）

西山煤電有限責(zé)任公司屯蘭選煤廠原設(shè)計(jì)處理能力3.0 Mt/a，于1997年10月31日建成投產(chǎn)，經(jīng)2003年技術(shù)改造，成為入選原煤能力為5.0 Mt/a的特大型煉焦煤選煤廠，生產(chǎn)采用無壓重介三產(chǎn)品旋流器+濃縮浮選聯(lián)合工藝。在洗選工藝系統(tǒng)中，共裝設(shè)5臺(tái)刮板輸送機(jī)，分別擔(dān)負(fù)著原煤入選與產(chǎn)品入倉(cāng)的運(yùn)輸任務(wù)，屬生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸環(huán)節(jié)，對(duì)選煤生產(chǎn)能否連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

目前，應(yīng)用于該廠刮板輸送機(jī)的保護(hù)裝置僅限于電機(jī)保護(hù)，如過載、過流、缺相等，而對(duì)于刮板輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)鏈、斷鏈?zhǔn)鹿剩瑒t需停電后更換新刮刀、鏈條等，檢修需投入大量人力、物力。更為嚴(yán)重的是，如斷鏈后操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，還會(huì)引發(fā)刮板嚴(yán)重拉斜，鏈、板卷入機(jī)頭，甚至掀機(jī)頭等惡性機(jī)電事故發(fā)生，事故處理費(fèi)時(shí)耗力，嚴(yán)重影響了選煤生產(chǎn)的連續(xù)性。刮板輸送機(jī)斷鏈的發(fā)生存在一定偶然性，由此造成的月均事故影響生產(chǎn)時(shí)間在180 min以上。為保障選煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行，屯蘭選煤廠刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置亟待升級(jí)。

1 刮板輸送機(jī)斷鏈故障原因分析

刮板輸送機(jī)對(duì)物料的運(yùn)輸主要是依靠機(jī)頭齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏈條、刮板、從動(dòng)尾輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)槽體內(nèi)的物料轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸［1］。

生產(chǎn)中刮板輸送機(jī)斷鏈故障產(chǎn)生原因主要有以下幾種:

(1)跳鏈。跳鏈指的是鏈環(huán)從刮板輸送機(jī)頭鏈輪中脫落，跳鏈會(huì)使鏈環(huán)在機(jī)頭軸與鏈輪齒上產(chǎn)生沖擊作用，容易使鏈環(huán)發(fā)生斷裂。常用處理方法是在頭輪齒加墊板調(diào)整。

(2)超載啟動(dòng)。裝煤過多或有大塊煤擠壓刮板輸送機(jī)，滿載或超載時(shí)啟動(dòng)或頻繁啟動(dòng)，增大了鏈條承受的張力，容易使鏈環(huán)發(fā)生斷裂。為避免此情況，需減少裝煤量至額定負(fù)載范圍。

(3)溜槽入料口分配不均。入料口分配不均會(huì)造成兩側(cè)鏈條受力不均，嚴(yán)重時(shí)鏈條力集中于一側(cè)，當(dāng)張力超過極限時(shí)就有可能拉斷鏈條。處理方法是調(diào)整入料口分配，保持刮板運(yùn)行平穩(wěn)。

(4)制造質(zhì)量問題。圓環(huán)鏈制造質(zhì)量是造成斷鏈?zhǔn)鹿实脑蛑?。?dāng)制造圓環(huán)鏈材質(zhì)偷工減料或加工工藝有問題，或者加工的鏈環(huán)內(nèi)部含有雜質(zhì)等均會(huì)影響制造質(zhì)量，易引發(fā)故障。因此需把好備件入庫(kù)關(guān)，不合格的產(chǎn)品嚴(yán)禁入庫(kù)。

(5)底板磨損嚴(yán)重。底板磨損嚴(yán)重導(dǎo)致溜槽的接頭容易磨損，容易在接頭處發(fā)生卡、阻刮板現(xiàn)象，從而使鏈條負(fù)荷增加，當(dāng)應(yīng)力超過鏈條極限時(shí)，就有可能造成斷鏈。因此發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重的底板應(yīng)補(bǔ)焊并平整。

(6)自然性腐蝕。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境潮濕，煤中含有腐蝕性物質(zhì)，極易使鏈環(huán)產(chǎn)生銹蝕，從而降低鏈環(huán)的強(qiáng)度，使鏈環(huán)容易斷裂。因此備用鏈條應(yīng)儲(chǔ)放于干燥環(huán)境中，避免自然腐蝕。

2 刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置的研究

普通的刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置與膠帶運(yùn)輸機(jī)失速、斷帶保護(hù)裝置相似，即在機(jī)尾從動(dòng)輪安裝接近開關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以從動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè)到的信號(hào)為依據(jù)，一旦發(fā)生鏈條斷裂，從動(dòng)輪即失速，從而引發(fā)刮板機(jī)設(shè)備控制電源切斷，使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)主要針對(duì)刮板輸送機(jī)兩側(cè)鏈條同時(shí)斷鏈的惡性事故，但對(duì)于刮板輸送機(jī)單側(cè)錯(cuò)鏈、斷鏈故障以及鏈條落轍、掉道的故障起不到保護(hù)作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，刮板輸送機(jī)常見的故障就是錯(cuò)鏈、落轍、斷鏈，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，就會(huì)使馬蹄環(huán)、鏈條被拉斷，進(jìn)而導(dǎo)致卷鏈、掀機(jī)頭等嚴(yán)重機(jī)電事故，嚴(yán)重的還會(huì)損壞設(shè)備［2］。

鑒于普通刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置功能的不足，經(jīng)不斷探索，屯蘭選煤廠針對(duì)現(xiàn)使用的5臺(tái)刮板輸送機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的馬蹄環(huán)斷裂故障，除了采取調(diào)整或制定預(yù)防措施減少誘發(fā)故障的各因素外，重點(diǎn)分析了刮板斷鏈瞬間的動(dòng)態(tài)機(jī)理，研制了適合本廠實(shí)際應(yīng)用的刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置，通過對(duì)運(yùn)行刮板輸送機(jī)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了刮板輸送機(jī)斷鏈發(fā)生瞬間即可發(fā)出報(bào)警或停機(jī)的功能，及時(shí)提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)處理，從而極大降低了設(shè)備損害程度［3］。

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

該斷鏈保護(hù)裝置制作成本低，在刮板輸送機(jī)發(fā)生單側(cè)錯(cuò)鏈之初便可檢測(cè)到故障，從而能有效遏制事故擴(kuò)大。如圖1所示，該保護(hù)裝置的弧形檢測(cè)片采用鐵質(zhì)導(dǎo)磁材料，厚度為1.5～2 mm;兩個(gè)弧形檢測(cè)片間距2～3 mm;接近開關(guān)檢測(cè)距離為15 mm以上;擺桿的長(zhǎng)度、寬度依據(jù)使用的刮板輸送機(jī)寬度及安裝高度而定。該裝置采用軸承裝配后，固定于刮板輸送機(jī)頭輪過渡板后300～500 mm處。

圖1 斷鏈保護(hù)裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of chain protection device

2.2 電氣控制

該保護(hù)裝置采用接近開關(guān)、延時(shí)繼電器、中間繼電器組態(tài)了一套小型設(shè)備監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，通過組態(tài)輸出報(bào)警和保護(hù)。采用延時(shí)保護(hù)、安全聯(lián)鎖可以加延時(shí)輸出保護(hù)，延時(shí)的時(shí)間可以定為3 s或適當(dāng)?shù)臅r(shí)間。在規(guī)定的延時(shí)內(nèi)，測(cè)點(diǎn)的抖動(dòng)可以忽略不計(jì)，不參與聯(lián)鎖控制，一但超出規(guī)定時(shí)間，監(jiān)控系統(tǒng)將執(zhí)行相應(yīng)的聯(lián)鎖控制。上電時(shí)，型號(hào)為HHS5PC的時(shí)間繼電器KT1(設(shè)置范圍為0～10 s)通電工作，按照預(yù)先所設(shè)延時(shí)啟動(dòng)型號(hào)為DH48S的時(shí)間繼電器KT2(設(shè)定范圍為0.01～99.99 s)。延時(shí)時(shí)間可根據(jù)具體時(shí)間而定，建議時(shí)間繼電器KT1設(shè)定為9 s，時(shí)間繼電器KT2設(shè)定為3 s。

2.3 保護(hù)原理

在刮板輸送機(jī)正常工作時(shí)，裝置兩側(cè)擺桿隨著鏈條與間隔排列的刮刀同時(shí)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)兩個(gè)檢測(cè)片同步繞軸承沿周向往復(fù)運(yùn)動(dòng);調(diào)整弧形檢測(cè)片寬度，在一個(gè)周期內(nèi)，使檢測(cè)片在擺幅最大時(shí)處于接近開關(guān)檢測(cè)范圍之外，確保檢測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期(約1.5 s)有一明顯斷點(diǎn)。在發(fā)生錯(cuò)鏈或單側(cè)斷鏈之初，帶動(dòng)擺桿運(yùn)動(dòng)的刮刀發(fā)生傾斜，使兩擺桿擺動(dòng)不再同步，且隨著擺桿夾角的增大，兩弧形檢測(cè)片相對(duì)位移也漸漸增大，使一個(gè)周期內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)不再有斷點(diǎn)，當(dāng)返回信號(hào)持續(xù)3 s時(shí)，即觸發(fā)報(bào)警器或切斷刮板輸送機(jī)控制回路，從而實(shí)現(xiàn)錯(cuò)鏈、單側(cè)斷鏈故障的在線檢測(cè)，避免刮板輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行而擴(kuò)大事故。當(dāng)突然發(fā)生單側(cè)斷鏈時(shí)，立即被傳感器檢測(cè)到，用來作為感應(yīng)體位于斷鏈側(cè)的擺桿在傳感器探頭處正前方停止擺動(dòng)，從而將一直使時(shí)間繼電器KT2保持復(fù)位的信號(hào)斷開，此時(shí)時(shí)間繼電器KT2開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器KT2所設(shè)定的延時(shí)時(shí)間時(shí)，即發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷控制電源回路，提醒操作人員及時(shí)處理或直接停機(jī)保護(hù)［4］。

2.4 使用注意事項(xiàng)

(1)在安裝保護(hù)裝置前，需調(diào)整刮板輸送機(jī)鏈條的松緊，要求機(jī)頭過渡板前余有兩個(gè)鏈環(huán)為宜。原因在于，如果鏈條過緊會(huì)影響刮板輸送機(jī)的正常工作，縮短使用壽命，當(dāng)刮板鏈被卡時(shí)鏈條沒有緩沖余地;同時(shí)鏈條過緊也增大了鏈環(huán)的張力使鏈環(huán)容易疲勞損壞，降低鏈條的使用壽命。

(2)該裝置安裝于刮板機(jī)的機(jī)頭弧形板之后，其距離需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(3)調(diào)整接近開關(guān)與檢測(cè)動(dòng)片的距離要合適，既要確保接近開關(guān)與檢測(cè)動(dòng)片不碰撞，又要確保接近開關(guān)在有效檢測(cè)范圍之內(nèi)。

(4)根據(jù)刮板的鏈速、刮刀最短節(jié)距確定擺桿長(zhǎng)度，調(diào)整擺桿周期。

(5)軸承需定期注油，以確保潤(rùn)滑性能，以確保檢測(cè)動(dòng)片與擺桿在同一平面內(nèi)自由擺動(dòng)。

(6)記錄刮板運(yùn)行時(shí)計(jì)時(shí)器記錄最大值，放大2～3倍設(shè)定為保護(hù)動(dòng)作值，避免刮板輸送機(jī)因輕載或重載導(dǎo)致轉(zhuǎn)速變化而引發(fā)保護(hù)裝置誤動(dòng)作。

(7)刮板輸送機(jī)鏈環(huán)工作一段時(shí)間后，會(huì)由于各種原因形成刮板鏈節(jié)距不等情況，在進(jìn)行切鏈操作時(shí)應(yīng)避免在同一鏈節(jié)上去環(huán)，以避免全部載荷集中在一側(cè)鏈條上，以防重載啟動(dòng)時(shí)使鏈環(huán)發(fā)生斷裂。避免在同一鏈節(jié)上去環(huán)的目的也可確保刮板輸送機(jī)刮板間距基本保持相同［5］。

3 應(yīng)用效果

結(jié)合屯蘭選煤廠5臺(tái)刮板輸送機(jī)的實(shí)際使用情況，以月均斷鏈3次，每次影響生產(chǎn)2 h計(jì)算，則全年影響生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)間為72 h，相當(dāng)于被動(dòng)停產(chǎn)3 d。使用刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置后，徹底避免了因早期故障未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致的鏈板卷入機(jī)頭鏈輪，直至將傳動(dòng)組聯(lián)軸器掰碎的情況發(fā)生，每年可節(jié)約維修費(fèi)用6萬(wàn)元，而5臺(tái)刮板機(jī)斷鏈保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、材料費(fèi)用投入僅1.3萬(wàn)元。由此可見，斷鏈保護(hù)裝置不僅為選煤生產(chǎn)的正常運(yùn)行提供了保障，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益［6］。

［1］沈 鴻.機(jī)械工程手冊(cè) ［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982:10.

［2］劉家?guī)Z.電工手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995(2):994－1054.

［3］王正剛.刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)［J］.煤，2007(4).

［4］程 開，杜秀峰.刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)器的研究與應(yīng)用 ［J］.選煤技術(shù)，2008(1).

［5］汪愛明，吳景紅，孟國(guó)營(yíng)，等.刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置的研制與應(yīng)用［J］.工礦自動(dòng)化，2010(5).

［6］王翠清，李瑛琳.刮板輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置的研制與應(yīng)用［J］.選煤技術(shù)，2007(3).