礦用帶式輸送機自動張緊裝置設計應用

張 玉 光

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

0 引 言

帶式輸送機是煤礦井田重要運輸設備，它具有安裝維護簡單、操作方便、實用性強、運輸能力大等優(yōu)點；SSJ 型輸送機是目前煤礦常用的帶式輸送機之一，主要用于采掘工作面中，SSJ 型帶式輸送機主要由電機、減速機、機頭架、卸煤滾筒、H 架、托輥、阻燃輸送帶等部分組成，輸送機安裝調(diào)試后，滾筒運轉(zhuǎn)通過摩擦作用帶動輸送帶運行，從而實現(xiàn)煤炭、物料運輸作用；但是在煤礦實際生產(chǎn)過程中，受輸送機安裝質(zhì)量、輸送機調(diào)試水平以及設備自動化水平等限制，SSJ 型帶式輸送機在使用過程中存在還多問題，輸送帶應張緊力不合格，導致輸送機跑偏、竄跳、撕帶現(xiàn)象，同時由于輸送帶對接質(zhì)量差，人工檢測不到位經(jīng)常出現(xiàn)斷帶現(xiàn)象，威脅著采掘工作面安全運輸；本文以店坪煤礦2042 巷安裝的SSJ- 1000 型帶式輸送機為例，針對在使用過程中主要存在技術(shù)難題，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，采用自動感應張緊裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)游動儲帶裝置。

1 概 述

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦2042 巷設計長度為1700m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.5×3.0m,巷道掘進煤層為9# 煤層，平均厚度為3.0m，平均傾角3°。

2042 巷采用綜合機械化掘進施工工藝，工作面采用EBZ300 型掘進機進行巷道掘進施工，工作面安裝一部SSJ 型輸送機與盤區(qū)帶式輸送機搭接進行聯(lián)合出煤；2042 巷安裝的SSJ 型帶式輸送機采用雙電機驅(qū)動方式，采用電機功率為40kW，輸送帶寬度為1.0m，輸送機運輸能力為1500t/h，在輸送機距機頭30m 處安裝一部游動小車，主要用于人工調(diào)節(jié)輸送帶張緊。截止目前2042 巷已掘進470m。

2 SSJ 型帶式輸送機主要存在問題

1） 張緊自動化水平低：2042 巷安裝的SSJ- 1000型帶式輸送機在使用過程中主要通過人工調(diào)節(jié)游動小車，實現(xiàn)了輸送帶張緊的目的，但是該游動小車與輸送機電機無法實現(xiàn)聯(lián)鎖作用，當輸送機在運輸物料出現(xiàn)輸送帶松緊不宜時，需人工切斷輸送機電機電源，然后在進行人工調(diào)節(jié)，降低了輸送機張緊自動化水平，影響著輸送機運輸效率。

2） 張緊調(diào)節(jié)精度低：2042 巷掘進前期每天利用檢修班時間，對巷道內(nèi)SSJ- 1000 型帶式輸送機進行檢修維護，包括輸送帶張緊調(diào)節(jié)；但是傳統(tǒng)輸送機張緊調(diào)節(jié)是在輸送機空載條件下進行的，而且完全靠人工進行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式不僅勞動強度大，而且精度低，當輸送機在負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，很容易出現(xiàn)輸送帶張緊不足現(xiàn)象。

3）輸送機接頭檢測難度大：隨著巷道不斷開拓延伸，2042 巷安裝的SSJ- 1000 型帶式輸送機中輸送帶接頭數(shù)量不斷增加，由于2042 巷帶式輸送機的輸送帶接頭主要采用機械對接方式，在長期運轉(zhuǎn)時很容易出現(xiàn)接頭松動、卡扣掉落現(xiàn)象，需隨時檢查輸送帶接頭質(zhì)量情況，巷道掘進前期主要采用人工方式進行檢查，但是該檢查方法勞動強度大，檢查不及時，誤檢率高等，導致輸送機在運轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)斷帶現(xiàn)象，制約輸送機安全高效運行。

3 自動感應張緊裝置設計應用

為了提高2042 巷帶式輸送機張緊自動化水平，降低輸送機故障率，決定對原輸送機張緊裝置進行優(yōu)化，安裝一套輸送帶自動感應張緊裝置。

3.1 輸送帶自動感應張緊裝置結(jié)構(gòu)組成

1） 輸送帶自動感應張緊裝置主要輸送帶張緊感應器、激光掃描器、PLC 控制器、聯(lián)鎖開關、儲帶活動車、拉緊活動車、滑道、松帶固定車等部分組成，如圖1 所示。

圖1 SSJ- 1000 型帶式輸送機自動感應張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2）張緊感應器主要由硅膠托輥、感應彈簧、感應器等部分組成，感應器通過信號線與PLC 控制器連接；張緊感應器安裝在輸送機上輸送帶底部且與輸送帶接觸。

3）儲帶活動車安裝在機頭架下方滑道上，可在滑道上自動移動，儲帶活動車通過拉緊鋼絲繩分別于拉緊活動車、松帶固定車連接；松帶固定車固定安裝在滑道另一端，如圖1 所示。

4）激光掃描器固定安裝H 架上，并通過信號線與PLC 控制器連接，激光掃描器可發(fā)出連續(xù)穩(wěn)定的低頻X 射線，從而對輸送帶表面及深部破損情況進行掃描。

5） 聯(lián)鎖開關額定電流為120A，聯(lián)鎖開關分別與PLC 控制器、輸送機電機開關、游動車開關連接，實現(xiàn)聯(lián)鎖控制作用。

3.2 工作原理

1）帶式輸送機在運輸物料時，在物料重力作用下輸送帶壓縮張拉感應器中硅膠托輥及感應彈簧向下移動，并使感應器進行計算分析，及時對輸送帶單位面積運輸物料重量進行計算。

2）當輸送帶單位面積運輸物料重量達120kg 時，感應器及時將分析數(shù)據(jù)以電信號形式傳遞至PLC 控制器，控制器接收信號后將松帶動作指令傳遞至聯(lián)鎖開關。聯(lián)鎖開關接收指令后通過游動車開關對松動固定車進行供電，此時松帶固定車接通電源后，通過松帶鋼絲繩拉動儲帶活動車向機頭方向移動，從而實現(xiàn)松帶目的。

3）隨著輸送帶物料卸載后，輸送帶受力減小并復位，此時張力感應器感應輸送帶受力低于30kg 時，再次將數(shù)據(jù)信號傳遞至PLC 控制器；PLC 控制器將“拉緊”指令傳遞至聯(lián)鎖開關，聯(lián)鎖開關接受指令后通過游動車開關對拉緊活動車進行供電，活動車及時向拉緊活動車一端移動并帶動儲帶活動車移動，從而實現(xiàn)張緊輸送帶目的。

4） 當輸送帶接頭出現(xiàn)斷裂或輸送帶內(nèi)部出現(xiàn)紋裂時，根據(jù)X 射線掃描儀發(fā)射的低頻X 射線接收時間差，確定輸送帶打破損情況，并及時將收集數(shù)據(jù)信號傳遞至PLC 控制器，控制器經(jīng)處理分析后通過顯示器顯示輸送帶打破損位置并發(fā)出警報，同時通過聯(lián)鎖開關及時切斷輸送機電機電源。

4 自動感應張緊裝置優(yōu)缺點及應用效果分析

4.1 自動感應張緊裝置優(yōu)缺點

1）自動化水平高：自動感應張緊裝置主要以PLC 控制器為核心，通過張緊感應器、激光掃描儀等保護作用，實現(xiàn)輸送機自動調(diào)節(jié)輸送帶張緊力，以及自動對輸送帶損傷情況進行檢查，大大提高了輸送機自動化水平。

2）降低勞動作業(yè)強度：與傳統(tǒng)帶式輸送機游動車張緊裝置相比，帶式輸送機安裝自動感應張緊裝置后無需專人全天候作業(yè)，降低了勞動作業(yè)強度。

3）提高張緊調(diào)節(jié)精度：傳統(tǒng)帶式輸送機主要采用人工調(diào)節(jié)輸送帶張緊力以及檢測輸送帶損傷強開，而采用自動感應張緊裝置后，該裝置可根據(jù)輸送帶運輸物料重量，自動進行張力調(diào)節(jié)，不僅精度高、誤檢率低，而且減少了張力調(diào)節(jié)時，頻繁啟動輸送機電機次數(shù)。

4）通過實際應用，自動感應張緊裝置還存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①由于輸送機機頭處粉塵濃度大，造成PLC 控制器粉塵堆積現(xiàn)象嚴重，影響裝置使用效率；②張緊感應器中感應彈簧長期做壓縮、復位動作，導致彈簧變形現(xiàn)象嚴重，需定期進行更換；③激光掃描儀在進行輸送帶損傷情況檢查時受底皮帶煤泥影響，檢查精度相對較低，需在激光掃描儀前方10m 范圍內(nèi)安裝輸送帶清掃裝置。

5 實際應用效果

2018 年 6 月店坪煤礦對 2042 巷 SSJ- 1000 型帶式輸送機安裝了一套輸送機自動感應張緊裝置，截止2018 年12 月，通過6 個月應用效果觀察發(fā)現(xiàn)，該裝置投入使用后輸送機未發(fā)生一起因輸送帶張緊調(diào)節(jié)不合理，導致輸送機跑偏、撕帶等事故；同時該裝置共計檢測輸送帶7 處損傷，其中接頭損傷3處，并及時進行更換，避免了輸送帶“帶病”運轉(zhuǎn)，導致斷帶事故，全年可節(jié)約設備維修、成本費用達57余萬元，大大提高了輸送機使用壽命，保證了采掘工作面安全高效運輸。