帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

韓愛良

1 概述

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司303運(yùn)輸順槽位于井田南盤區(qū)東翼，巷道以西布置三條大巷依次為盤區(qū)輔運(yùn)巷道、盤區(qū)皮帶巷、盤區(qū)回風(fēng)巷。303運(yùn)輸順槽從盤區(qū)輔運(yùn)巷開口施工，設(shè)計(jì)長度為150 m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.6 m×3.5 m，巷道在掘進(jìn)期間工作面主要以巖石層為主，夾雜的煤層厚度為1.2 m。巖石層主要以細(xì)粉砂巖及炭質(zhì)泥巖為主，采用爆破施工工藝，工作面安裝一部型號(hào)為DSJ80/40/2×55長度為130 m礦用可伸縮帶式輸送機(jī)并搭接盤區(qū)皮帶巷輸送機(jī)進(jìn)行聯(lián)合出煤，DSJ80/40/2×55帶式輸送機(jī)皮帶寬度為0.8 m，電機(jī)功率為55 kW，運(yùn)輸量為400 t/h，該輸送機(jī)在距機(jī)頭30 m處位置安裝一部游動(dòng)車控制輸送機(jī)伸縮。

303運(yùn)輸順槽在前期50 m掘進(jìn)時(shí)由于爆破落下的煤矸石塊狀大、輸送機(jī)運(yùn)輸量大以及輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，致使輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間經(jīng)常出現(xiàn)張力不能自動(dòng)調(diào)校而造成輸送機(jī)皮帶扯裂、斷帶現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)巷道在前期掘進(jìn)期間因輸送帶張力不穩(wěn)定造成斷帶事故7起、燒毀電機(jī)事故1起，造成煤礦經(jīng)濟(jì)損失達(dá)15萬元。所以傳統(tǒng)的輸送機(jī)游動(dòng)車對(duì)皮帶張力控制不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，對(duì)此山煤集團(tuán)左云長春興煤業(yè)有限公司機(jī)電科通過技術(shù)研究，設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)感應(yīng)皮帶張力控制裝置，該裝置可根據(jù)輸送機(jī)運(yùn)輸物料的重量自動(dòng)調(diào)校皮帶張力，同時(shí)該裝置可對(duì)皮帶接頭及破損皮帶進(jìn)行監(jiān)測，避免皮帶張力過大誘發(fā)扯帶、斷帶事故發(fā)生。

2 傳統(tǒng)游動(dòng)車主要存在的問題

1）傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)游動(dòng)車主要通過游動(dòng)裝置拉伸輸送帶儲(chǔ)存裝置，從而得到控制輸送帶張力的目的。但是傳統(tǒng)的游動(dòng)車采用單一開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，無法實(shí)現(xiàn)與帶式輸送機(jī)電機(jī)聯(lián)鎖控制。當(dāng)開啟游動(dòng)車時(shí)必須先關(guān)閉輸送機(jī)電源，而游動(dòng)車一般安裝在距機(jī)頭30 m位置處，在遇到緊急狀況下需兩人配合操作（一人關(guān)閉輸送機(jī)電源、一人開啟游動(dòng)車電源），這樣不僅操作工序復(fù)雜、加大勞動(dòng)強(qiáng)度，而且操作配合不當(dāng)很容易發(fā)生重大煤礦機(jī)電事故。

2）傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)游動(dòng)車需人工控制，但是輸送機(jī)皮帶在空載與負(fù)載時(shí)張力存在一定差異，特別是輸送機(jī)在運(yùn)輸大塊煤矸石時(shí)皮帶張力會(huì)發(fā)生不規(guī)律變化，而這種張力變化輸送機(jī)操作工很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，若輸送機(jī)皮帶長期出現(xiàn)不規(guī)律張力變化，最終會(huì)造成皮帶韌性降低、皮帶接頭處張力變大扯斷皮帶等。

3）輸送機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)皮帶會(huì)出現(xiàn)不同程度磨損，皮帶磨損嚴(yán)重區(qū)域會(huì)降低其安全性能，當(dāng)張力過大時(shí)在該區(qū)域會(huì)出現(xiàn)皮帶扯斷現(xiàn)象，而傳統(tǒng)游動(dòng)車無法實(shí)現(xiàn)對(duì)破損皮帶進(jìn)行監(jiān)測而自動(dòng)調(diào)整皮帶張力。

3 帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)

（1）礦用帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置主要由重力感應(yīng)裝置、激光掃描儀、PLC控制柜、聯(lián)鎖開關(guān)、游動(dòng)車開關(guān)、游動(dòng)車以及信號(hào)線、電纜等部分組成，見圖1。

（2）重力感應(yīng)器主要由7個(gè)硅膠托輥、感應(yīng)彈簧、感應(yīng)器三部分組成，感應(yīng)器通過信號(hào)線與PLC控制柜相連接，重力感應(yīng)器安裝在上運(yùn)輸帶下方，為保證重力感應(yīng)效果明顯每隔50 m安裝一個(gè)重力感應(yīng)器。

（3）游動(dòng)車主要由松帶游動(dòng)車、拉緊游動(dòng)車、儲(chǔ)帶游動(dòng)車組成，松帶游動(dòng)車及拉緊游動(dòng)車固定在游動(dòng)車滑道上，松帶游動(dòng)車通過鋼絲繩與儲(chǔ)帶游動(dòng)車相連接；拉緊游動(dòng)車同樣通過兩根鋼絲繩與儲(chǔ)帶游動(dòng)車相連接；儲(chǔ)帶游動(dòng)車主要通過其前后游動(dòng)從而達(dá)到伸縮皮帶的目的；松帶游動(dòng)車和拉緊游動(dòng)車采用負(fù)荷電纜與游動(dòng)車開關(guān)相連接。

（4）激光掃描儀安裝在下輸送帶下方，激光掃描儀主要通過發(fā)射的紅外線對(duì)輸送帶表面破損情況進(jìn)行監(jiān)測，激光掃描儀通過信號(hào)線與PLC控制柜相連接。

（5）PLC控制柜由信號(hào)處理器、顯示屏組成，信號(hào)處理器主要對(duì)各裝置傳遞的信號(hào)進(jìn)行分析，然后作出下一步指令并傳遞至聯(lián)鎖開關(guān)；顯示屏可以直觀的反應(yīng)各個(gè)裝置運(yùn)行狀態(tài)。

（6）聯(lián)鎖開關(guān)及輸送機(jī)開關(guān)分別為200 A，游動(dòng)車開關(guān)為80 A，聯(lián)鎖開關(guān)與輸送機(jī)開關(guān)、游動(dòng)車開關(guān)通過負(fù)荷電纜相連接。

圖1 礦用帶式輸送機(jī)自動(dòng)感應(yīng)張緊裝置結(jié)構(gòu)

3.2 工作原理

（1）由于DSJ80型帶式輸送機(jī)張力范圍為140～220 kN，而輸送機(jī)在運(yùn)輸重力大的物料時(shí)輸送帶張力會(huì)增大，通過多次試驗(yàn)，當(dāng)輸送帶單位面積運(yùn)輸重量為200 kg時(shí)，輸送機(jī)皮帶張力值達(dá)到極限，即220 kN，故將重力感應(yīng)器動(dòng)作值設(shè)定為150 kg。

（2）當(dāng)輸送帶在運(yùn)輸大塊煤矸石且單位面積重量達(dá)到150 kg時(shí)，通過皮帶壓縮感應(yīng)彈簧觸動(dòng)感應(yīng)器，感應(yīng)器會(huì)立即將感應(yīng)信號(hào)通過信號(hào)線傳遞至PLC控制柜。

（3）PLC控制柜接受到信號(hào)后進(jìn)行分析處理，然后將松帶信號(hào)傳遞至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)接收到信號(hào)后及時(shí)控制游動(dòng)車開關(guān)并接通松帶固定游動(dòng)車。在收拉松帶鋼絲繩作用下拉緊游動(dòng)車及儲(chǔ)帶游動(dòng)車分別向前移動(dòng)，從而得到松帶目的。

（4）隨著物料運(yùn)出皮帶后重力感應(yīng)器又恢復(fù)初始狀態(tài)，此時(shí)感應(yīng)器再次將信號(hào)傳遞至PLC控制柜，控制柜通過分析處理，將輸送帶拉緊信號(hào)傳遞至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)通過聯(lián)鎖控制將松帶游動(dòng)車電源切斷且接通拉緊游動(dòng)車電源。

（5）拉緊游動(dòng)車接通電源后通過拉緊鋼絲繩將儲(chǔ)帶游動(dòng)車向后拉緊，當(dāng)輸送帶拉緊至設(shè)計(jì)張力時(shí)，PLC控制柜及聯(lián)鎖開關(guān)自動(dòng)切斷拉緊游動(dòng)車電源，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拉緊目的。

（6）當(dāng)輸送帶表面磨損嚴(yán)重或皮帶接頭不嚴(yán)實(shí)時(shí)，激光掃描儀及時(shí)將信號(hào)傳遞至PLC控制柜，控制柜經(jīng)過分析處理，及時(shí)將輸送機(jī)電源切斷信號(hào)傳遞至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)接收到信號(hào)后及時(shí)切斷輸送機(jī)電源。

（7）激光掃描儀一般安裝在距輸送機(jī)機(jī)頭50 m位置處，PLC控制柜根據(jù)輸送機(jī)帶速及掃描儀發(fā)出信號(hào)至切斷輸送機(jī)電源共計(jì)所用時(shí)間即可計(jì)算出輸送帶破損位置，并顯示在PLC顯示屏上，此時(shí)顯示屏旁邊故障信號(hào)燈閃爍，實(shí)現(xiàn)輸送帶自動(dòng)檢測目的。

4 輸送帶自動(dòng)感應(yīng)張緊裝置優(yōu)缺點(diǎn)

1）該裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造該裝置僅需3萬元成本，費(fèi)用低，同時(shí)該裝置出現(xiàn)故障時(shí)操作維修簡單，裝置可使用于任何礦用帶式輸送機(jī)及其它領(lǐng)域輸送機(jī)，適應(yīng)性強(qiáng)。

2）該裝置解決了傳統(tǒng)輸送機(jī)游動(dòng)車因人工操作失誤造成輸送機(jī)斷帶、扯帶等難題，成功實(shí)現(xiàn)了輸送帶自動(dòng)張緊，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）該裝置能夠自動(dòng)檢測輸送帶，避免輸送帶磨損嚴(yán)重發(fā)生斷帶，降低了輸送機(jī)運(yùn)輸過程中的事故率。

4）但是該裝置在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)還存在一些問題，主要是：① 在運(yùn)輸潮濕的煤矸石時(shí)由于輸送帶附著的煤泥較多，激光掃描儀對(duì)輸送帶檢測效果差；② 由于輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快，在運(yùn)輸重量大的物料時(shí)經(jīng)過重力感應(yīng)器時(shí)間短，重力感應(yīng)器不能及時(shí)作出相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作；③ 各個(gè)游動(dòng)車上鋼絲繩磨損嚴(yán)重，需經(jīng)常更換。

5 結(jié)語

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云長春興煤業(yè)機(jī)電科通過技術(shù)研究，設(shè)計(jì)了一套礦用輸送機(jī)自動(dòng)感應(yīng)張緊裝置，并在303運(yùn)輸順槽系統(tǒng)巷安裝DSJ80/40/2×55帶式輸送機(jī)安裝使用，實(shí)踐證明帶式輸送機(jī)安裝該裝置后在后期巷道掘進(jìn)中未發(fā)生一起輸送帶扯帶、斷帶事故，每年可節(jié)約煤礦設(shè)備維修費(fèi)用、人員工資費(fèi)用用達(dá)50萬元，同時(shí)該裝置有效保證了輸送機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)輸物料，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益及安全效益。

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