選煤廠降低刮板輸送機(jī)故障率技術(shù)研究

通訊作者：陳真真，1988年2月，女，漢族，河北滄州人，現(xiàn)任職于大地工程開(kāi)發(fā)（集團(tuán)）有限公司天津分公司，中級(jí)工程師，本科。研究方向：選煤廠機(jī)械工程設(shè)計(jì)。

摘要：本文選取某個(gè)選煤廠為研究案例，分析了有效降低刮板輸送機(jī)故障率的有效技術(shù)，目的是確保刮板輸送機(jī)運(yùn)行的安全性及平穩(wěn)性，降低人工勞動(dòng)，減少材料配件費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機(jī);故障率;技術(shù)分析;效益分析

一、前言

選煤廠不可缺少的設(shè)備之一就是刮板輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)可以確保煤礦的安全生產(chǎn)，因此是一種非常重要的輔助設(shè)備[1]。本次研究的選煤廠共有十臺(tái)刮板輸送機(jī)，小功率輕型刮板輸送機(jī)主要負(fù)責(zé)輸送回收末煤和精礦，大功率重型刮板輸送機(jī)主要負(fù)責(zé)輸送產(chǎn)品精煤和洗原煤。但是刮板輸送機(jī)在實(shí)際運(yùn)用中，會(huì)由于各種原因?qū)е鹿收蠁?wèn)題的出現(xiàn)，在故障頻發(fā)的情況下，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

二、優(yōu)化并研究刮板輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置

（一）刮板輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)裝置原理分析

故障監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置被設(shè)計(jì)在刮板輸送機(jī)尾輪處接近開(kāi)關(guān)的位置。該故障監(jiān)測(cè)裝置的工作原理圖見(jiàn)圖1所示。刮板輸送機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)下，尾輪輪壁被開(kāi)關(guān)感測(cè)到時(shí)，接近開(kāi)關(guān)被接通。此時(shí)處于凹陷且旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的尾輪，金屬物體不能被接近開(kāi)關(guān)感測(cè)到，接近開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。接近開(kāi)關(guān)在尾輪旋轉(zhuǎn)一周的情況下會(huì)通斷兩次，波形脈沖信號(hào)也就產(chǎn)生了兩個(gè)，輸入到PLC中的高速脈沖信號(hào)，經(jīng)處理后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刮板輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)[2]。如果波形脈沖信號(hào)保護(hù)在PLC接收不到的情況下，停止指令發(fā)出，刮板輸送機(jī)不再運(yùn)行。

（二）本次研究案例的故障監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置分析

本次研究的選煤廠案例采用的是刮板輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置，在刮板輸送機(jī)設(shè)備運(yùn)行的初期選用的接近開(kāi)關(guān)型號(hào)為E2E-X10MF1-Z型。0～10 mm為E2E-X10MF1-Z型接近開(kāi)關(guān)的監(jiān)測(cè)距離，正是由于尾輪與其監(jiān)測(cè)距離不能靈活調(diào)整，才需要對(duì)接近開(kāi)關(guān)重新安裝并調(diào)試，距離尾輪較近的部位安裝接近開(kāi)關(guān)。被調(diào)整后的接近開(kāi)關(guān)，在刮板輸送機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)生多種問(wèn)題，如刮板輸送機(jī)設(shè)備停止運(yùn)行、監(jiān)測(cè)裝置報(bào)警等[3]。相關(guān)人員對(duì)故障問(wèn)題仔細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)無(wú)論凹陷部位積累的大量導(dǎo)電金屬雜質(zhì)是導(dǎo)致故障問(wèn)題頻發(fā)的主要原因。一旦接近開(kāi)關(guān)與尾輪凹陷部位接近，受大量導(dǎo)電金屬雜質(zhì)的影響，故障監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置將不能將斷點(diǎn)監(jiān)測(cè)到，此時(shí)出現(xiàn)誤報(bào)信號(hào)，接著會(huì)引發(fā)報(bào)警。期間PLC也感知不到脈沖信號(hào)，在脈沖信號(hào)無(wú)法接收的情況下，PLC將不能發(fā)出相應(yīng)的指令控制信號(hào)，促使設(shè)備停止運(yùn)行，此時(shí)刮板輸送機(jī)會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作問(wèn)題。針對(duì)上述研究的選煤廠案例刮板輸送機(jī)存在的問(wèn)題需要研究人員進(jìn)一步優(yōu)化并改進(jìn)刮板輸送機(jī)，將原來(lái)的E2E-X10MF1-Z型接近開(kāi)關(guān)用NJK-5003B型PNP三線常閉24VM10 mm霍爾傳感器來(lái)代替，此種類(lèi)型的傳感器精確程度較高，耐振動(dòng)，且受油污、灰塵以及水汽等污染物的影響較小。該傳感器的工作原理是當(dāng)經(jīng)過(guò)永久磁場(chǎng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生輸出脈沖，將圓形永久磁鐵放在刮板輸送機(jī)尾輪凹陷部位，一旦尾輪輪壁被傳感器檢測(cè)到，傳感器尚未聯(lián)通，只有磁鐵被會(huì)兒傳感器檢測(cè)到后，傳感器變?yōu)槁?lián)通狀態(tài)。霍爾傳感器在尾輪旋轉(zhuǎn)一周的情況下波形脈沖信號(hào)的輸出數(shù)量為兩個(gè)，尾輪持續(xù)旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生的脈沖信號(hào)輸送給PLC，PLC根據(jù)脈沖信號(hào)向刮板輸送機(jī)發(fā)送相關(guān)指令。

三、刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置應(yīng)用研究

（一）斷鏈保護(hù)裝置研究的必要性

刮板輸送機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，錯(cuò)鏈、斷鏈以及鏈條掉落等機(jī)電故障較多，一旦故障不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，刮板機(jī)一直運(yùn)行會(huì)促使故障問(wèn)題持續(xù)性變大，引發(fā)卷鏈、設(shè)備損壞等嚴(yán)重事故，嚴(yán)重威脅生產(chǎn)安全性。針對(duì)上述問(wèn)題就必須在大功率重型刮板輸送機(jī)上安裝斷鏈保護(hù)裝置[4]。

（二）故障發(fā)生時(shí)斷鏈保護(hù)裝置的應(yīng)用流程

其中刮板輸送機(jī)的斷鏈保護(hù)裝置見(jiàn)圖2所示。刮板輸送機(jī)的斷鏈保護(hù)裝置為圖中的虛線部分，框架作為刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置，該框架是由鋼管焊接而成，規(guī)格為Φ20 mm，該框架在頭輪后距離頭輪齒高出一半的位置水平安裝，確?？蚣艿母叨扰c頭輪中心高度一致。并將規(guī)格為Φ12 mm×120 mm的兩根鋼筋焊接在框架上，確保鋼筋對(duì)齊頭輪兩齒中心，比頭輪齒高1/2。最后使用螺栓對(duì)框架進(jìn)行加固處理，其目的是避免框架發(fā)生誤旋轉(zhuǎn)問(wèn)題。注意螺栓不能太緊，以免螺栓太緊導(dǎo)致固定過(guò)牢，影響了保護(hù)裝置的正常啟動(dòng)[5]。斷鏈保護(hù)裝置中使用的檢測(cè)片為金屬鋼板，金屬鋼板的規(guī)格為5 mm×50 mm×70 mm，在框架任意一側(cè)很焊接上金屬鋼板。其目的是確保在一個(gè)拖動(dòng)電機(jī)控制回路同時(shí)存在檢測(cè)片與開(kāi)關(guān)，且兩者呈現(xiàn)出串聯(lián)的關(guān)系。檢測(cè)片監(jiān)測(cè)時(shí)，閉合接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，接通電機(jī)控制回路，反之?dāng)嚅_(kāi)控制回路。

刮板輸送機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，框架正好承接住掉落下來(lái)的刮板，受沖擊力的影響，框架旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)檢測(cè)片旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)片不能被接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到，此時(shí)接近開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)和電機(jī)控制回路斷開(kāi)。拖動(dòng)電機(jī)主回路接觸器線圈處于失電狀態(tài)，會(huì)斷開(kāi)借助器主觸頭，拖動(dòng)電機(jī)在失電的情況下會(huì)停止運(yùn)行，刮板輸送機(jī)也難以繼續(xù)運(yùn)行。如果框架沒(méi)有接住刮板，刮板輸送機(jī)頭輪不會(huì)停止運(yùn)行，在斷鏈故障發(fā)生的最初階段，鋼筋碰撞鏈條，帶動(dòng)框架旋轉(zhuǎn)，但是檢測(cè)片依然不動(dòng)。檢測(cè)片與接近開(kāi)關(guān)不連接，接觸開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)和電機(jī)控制回路斷開(kāi)，電機(jī)主回路接觸器線圈處于失電狀態(tài)，借助器主觸頭會(huì)斷開(kāi)，失電下的拖動(dòng)電機(jī)不會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，刮板輸送機(jī)也不會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，斷鏈保護(hù)裝置有較好的保護(hù)作用，可以將職工勞動(dòng)強(qiáng)度和刮板鏈損耗程度明顯減小，并提高刮板輸送機(jī)開(kāi)機(jī)效率，該類(lèi)型的保護(hù)裝置可以被廣泛應(yīng)用到刮板輸送機(jī)中。

四、優(yōu)化并研究刮板輸送機(jī)中間槽和入料槽

（一）優(yōu)化中間槽

中間槽是刮板輸送機(jī)非常重要的組成部分，中間槽主要起到承載物料和刮板鏈的作用。刮板鏈和物料振動(dòng)摩擦?xí)绊懼虚g槽，導(dǎo)致磨爛、漏煤等問(wèn)題常見(jiàn)。因此為了解決上述問(wèn)題，本次研究的選煤廠進(jìn)一步優(yōu)化并改進(jìn)了中間槽，改變中間槽原材料，使用耐磨鋼板來(lái)代替滑道、底襯板、槽體側(cè)面護(hù)板，該設(shè)計(jì)可確保中間槽強(qiáng)度。但是耐磨鋼板上有橫向裂紋，其表面粗糙程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于刮板鏈接觸面，刮板鏈與耐磨鋼板在運(yùn)行過(guò)程中相互摩擦，進(jìn)一步增加了刮板鏈的磨損程度，難以保證其使用壽命[6]。據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，每個(gè)月刮板輸送機(jī)斷鏈故障平均發(fā)生3次?；谝陨蠁?wèn)題，最終將耐磨鋼板換成了特殊陶瓷，特殊陶瓷表面阻力系數(shù)較小，抗腐蝕性和耐磨性均較高，且不易粘接物料，能明顯鹽城刮板鏈的使用壽命[7]。

（二）優(yōu)化入料槽

實(shí)際運(yùn)行中的刮板輸送機(jī)，不均勻入料時(shí)，刮板輸送機(jī)鏈條上會(huì)落下部分物料，物料的存在直接影響了刮板輸送機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，運(yùn)行不穩(wěn)定馬蹄環(huán)斷裂問(wèn)題時(shí)常發(fā)生。此時(shí)不及時(shí)更換掉鏈條，將影響刮板輸送機(jī)正常運(yùn)行，影響選煤廠正常生產(chǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，需要進(jìn)一步優(yōu)化并改造刮板輸送機(jī)中的入料槽，將不銹鋼材質(zhì)的擋板安裝在刮板輸送機(jī)的入料槽中，并將絲桿焊接在擋板側(cè)面，在溜槽內(nèi)部用螺栓固定好[8]。加裝不銹鋼材質(zhì)的擋板便于及時(shí)更換，一旦物料借助到擋板會(huì)促使擋板角度進(jìn)行調(diào)整，使得在槽體中間位置均勻落下物料[9]。擋板可有效解決刮板拉斜掉鏈問(wèn)題。本次研究的選煤廠使用了改造后入料槽的刮板輸送機(jī)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的運(yùn)行狀況明顯平穩(wěn)，馬蹄環(huán)損壞的頻率明顯減少，在此基礎(chǔ)上促使材料配件的消耗程度明顯降低。

五、所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益分析

本次研究的選煤廠對(duì)優(yōu)化改造后的刮板輸送機(jī)使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障發(fā)生頻率明顯降低，提升了設(shè)備開(kāi)機(jī)率，延長(zhǎng)了刮板鏈?zhǔn)褂脡勖?，選煤廠刮板輸送機(jī)運(yùn)行期間斷鏈?zhǔn)鹿蕵O大減少，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了材料配件利用率。分析刮板輸送機(jī)故障問(wèn)題與影響生產(chǎn)時(shí)間之間的關(guān)系，原來(lái)的影響生產(chǎn)時(shí)間由4 h/a降低到2 h/a，如果2 h/a為節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間計(jì)量，1 h可以生產(chǎn)出來(lái)的精煤為500t，精煤?jiǎn)蝺r(jià)在900元/噸，則可以計(jì)算優(yōu)化改造后的刮板輸送機(jī)可以新增產(chǎn)值90萬(wàn)元。加上在及時(shí)停車(chē)的情況下，刮板鏈磨損問(wèn)題會(huì)極大緩解，職工勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低，材料配件更換費(fèi)用節(jié)約了10萬(wàn)元，平均每年累計(jì)增加的經(jīng)濟(jì)效益有100多萬(wàn)元。

六、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，以上就是本文對(duì)刮板輸送機(jī)故障問(wèn)題解決技術(shù)的相應(yīng)分析，強(qiáng)化對(duì)故障解決技術(shù)的研究可以確保刮板輸送機(jī)運(yùn)行的安全性及平穩(wěn)性，降低人工勞動(dòng)，減少材料配件費(fèi)用。

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