四臺礦帶式輸送機防跑偏裝置的應(yīng)用研究

李紅軍

（大同煤礦集團公司四臺礦，山西 大同 037000）

帶式輸送機作為煤礦井下運輸作業(yè)的核心，其工作時的穩(wěn)定性和可靠性直接決定了煤礦井下物料的運輸效率和經(jīng)濟性[1]。四臺礦位于大同市，年設(shè)計產(chǎn)煤500 萬t，其主井巷道帶式輸送機全長1274m，最高設(shè)計帶速為4.5m/s，輸送帶的寬度為1200mm。因煤礦井下地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)各類故障導(dǎo)致輸送機停機維修，嚴(yán)重影響了井下煤炭的物料輸送。經(jīng)統(tǒng)計在各類輸送機故障中，輸送帶在運行過程中的跑偏故障占到了87.4%以上，四臺礦為了降低跑偏故障的概率，將輸送帶的運行帶速從4m/s 降低到了3.15m/s，一定程度上降低了運行過程中出現(xiàn)跑偏問題的概率，但井下物料的輸送量降低了約22%，給四臺礦的井下綜采經(jīng)濟性帶來了影響。因此四臺礦成立了專門的技術(shù)攻關(guān)小組，對輸送帶的跑偏問題進行研究，提出了一種新的帶式輸送機防跑偏裝置。該裝置采用調(diào)整輸送帶托輥支架的方案來對輸送帶調(diào)整托輥的擺角進行調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)對輸送機的動態(tài)糾偏，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好的優(yōu)點。

1 帶式輸送機防跑偏裝置結(jié)構(gòu)組成

四臺礦的帶式輸送機防跑偏裝置主要包括四個部分，分別是檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護結(jié)構(gòu)和防跑偏執(zhí)行結(jié)構(gòu)。檢測系統(tǒng)主要是用于對輸送機在運行過程中的跑偏量進行監(jiān)測，為執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)整提供數(shù)據(jù)信息[2]；控制系統(tǒng)的主要作用是根據(jù)檢測系統(tǒng)所監(jiān)測到的輸送帶的跑偏信號來控制執(zhí)行機構(gòu)的運動；保護結(jié)構(gòu)主要是控制防跑偏托輥組工作時的擺角范圍，防止防跑偏托輥組偏位過大導(dǎo)致運行卡死；防跑偏執(zhí)行機構(gòu)則主要是根據(jù)控制系統(tǒng)的控制信號，控制防跑偏托輥組的狀態(tài)，實現(xiàn)對輸送帶運行情況的調(diào)整。各部分在帶式輸送機上的布置結(jié)構(gòu)如圖1 所示[3]。

圖1 四臺礦帶式輸送機防跑偏裝置布置示意圖

根據(jù)四臺礦井下帶式輸送機的布置結(jié)構(gòu)，其在高速運行過程中的輸送帶跑偏主要出現(xiàn)在驅(qū)動滾筒后側(cè)約400m 處，因此將該防跑偏裝置的防跑偏檢測系統(tǒng)設(shè)置在該處，為防跑偏裝置的動作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信號。將該防跑偏裝置的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置在回程托輥組靠近驅(qū)動滾筒處的一側(cè)，將該防跑偏托輥支架的執(zhí)行側(cè)的托輥軸和控制電機的執(zhí)行推桿的端部銷接，控制電機推桿的動作方向和輸送帶回程時運行的方向一致，控制電機應(yīng)采用銷接的方式來固定到帶式輸送機的機架上，確保在執(zhí)行防跑偏作業(yè)的過程中出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象，滿足不同行程作用下可靠動作的需求。該防跑偏裝置的執(zhí)行機構(gòu)、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)總線的方式進行連接，確保數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)目煽啃院涂垢蓴_的能力。

2 防跑偏檢測系統(tǒng)

該帶式輸送機防跑偏裝置中，輸送帶跑偏量檢測系統(tǒng)直接關(guān)系到輸送機的防跑偏效果，因此防跑偏檢測系統(tǒng)安裝位置的選擇尤為重要。四臺礦選擇防跑偏監(jiān)測系統(tǒng)安裝位置時，采用了實際測試的方案。首先將輸送帶在滿載情況下以4m/s 的額定運行速度進行測試，對輸送帶在運行過程中的跑偏位置進行記錄，結(jié)合5 次測試效果，選擇跑偏最先發(fā)生和跑偏最明顯的位置設(shè)置防跑偏檢測系統(tǒng)。防跑偏檢測裝置的設(shè)置如圖2（a）所示。該防跑偏檢測裝置主要采用了將承載托輥的旋轉(zhuǎn)軸和角度編碼器相連接的結(jié)構(gòu)[4]。當(dāng)輸送帶在運行過程中出現(xiàn)偏移后就會帶動角度編碼器的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度來對輸送帶的偏位量進行計算。為了確?？刂葡到y(tǒng)在運行過程中的安全性和穩(wěn)定性，將控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析單元均設(shè)置到專門的隔爆密封安全箱內(nèi)，避免受外界高塵、高濕的惡劣環(huán)境的影響[5]。該防跑偏檢測控制系統(tǒng)如圖2（b）所示。

圖2 帶式輸送機防跑偏檢測系統(tǒng)布置示意圖

3 防跑偏裝置的應(yīng)用

帶式輸送機防跑偏裝置在實際應(yīng)用過程中由檢測系統(tǒng)對輸送帶的偏位量進行檢測。當(dāng)輸送帶的偏位量超過系統(tǒng)設(shè)定值后，控制系統(tǒng)發(fā)出防跑偏調(diào)節(jié)控制信號，控制電機帶動推桿和防跑偏托輥的動作，實現(xiàn)對輸送帶跑偏量的逐漸調(diào)整。其防跑偏控制效果如圖3 所示。

圖3 四臺礦帶式輸送機防跑偏裝置控制效果

由圖3 可知，該防跑偏裝置在執(zhí)行防跑偏過程中的調(diào)節(jié)分為三部分控制信號。最上層的信號表示防跑偏檢測系統(tǒng)檢測到的輸送帶的跑偏量變化情況，第二層的信號表示輸送帶在調(diào)節(jié)作用下右側(cè)邊緣與理論位置的偏位量，第三層的控制信號表示的為控制系統(tǒng)所發(fā)出的控制調(diào)節(jié)信號，每波動一次表示進行了一次調(diào)節(jié)控制量的輸出。在該調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)作用下經(jīng)過48s 的調(diào)整，輸送帶的偏位量從96mm 變?yōu)?mm，表現(xiàn)出了極好的防跑偏控制效果。

根據(jù)在四臺礦的實際應(yīng)用情況，該防跑偏裝置自投入使用以來，使井下煤炭的輸送效率比優(yōu)化前提升了約22%，而且因跑偏而導(dǎo)致的輸送機停機現(xiàn)象比優(yōu)化前降低了89%，具有顯著的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

針對四臺礦井下帶式輸送機在運行過程中頻繁出現(xiàn)輸送帶跑偏，嚴(yán)重影響煤炭輸送效率和經(jīng)濟性的現(xiàn)狀，技改小組提出了一種新的防跑偏裝置，對該防跑偏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用情況進行了分析。根據(jù)在四臺礦的實際應(yīng)用表明，自該系統(tǒng)投入使用后，能夠?qū)⑤斔蛶У倪\行速度由3.15m/s 提升到4m/s，輸送機的煤炭運輸效率比優(yōu)化前提升22%，因輸送帶的跑偏而造成的停機現(xiàn)象比優(yōu)化前降低了89%，極大地提升了四臺礦的物料運輸安全性和經(jīng)濟性。