礦用帶式輸送機(jī)防跑偏裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用

孫國龍

（陽泉煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

礦用帶式輸送機(jī)具有事故率低、功效小、運(yùn)行時(shí)間長、距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在煤礦運(yùn)輸上具有較多優(yōu)點(diǎn)。然而在實(shí)際使用中帶式輸送機(jī)由于運(yùn)輸距離超長、煤量不均勻等原因造成事故較多。皮帶在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于偏移也會(huì)造成物料拋灑及皮帶磨損嚴(yán)重，這些因素都會(huì)造成皮帶壽命減小[1]。

目前，采用的帶式輸送機(jī)防跑偏方式只是在輸送機(jī)上加裝一套防跑偏托輥以及信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到信號(hào)異常時(shí)，檢修人員及時(shí)停機(jī)進(jìn)行檢查。由于皮帶物料不均勻或跑偏嚴(yán)重，可能發(fā)生重大煤礦機(jī)電事故，比如撕裂輸送帶、燒毀電機(jī)等，所以對(duì)礦用帶式輸送機(jī)采取合理有效的防跑偏技術(shù)措施，對(duì)輸送機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 陽煤三礦K8204工作面概況

陽煤集團(tuán)三礦K8204工作面位于豎井?dāng)U二區(qū)東翼的南部。北部為K8202工作面（已采），東部為豎井五下山81102、81103工作面（已采），南部為擴(kuò)一區(qū)北翼，其中K8108、K8110、K8112工作面已采，西部為K8203工作面（已采），上覆12號(hào)煤層和3號(hào)煤層均未開采。

K8204工作面走向長度為1 400 m，傾向長度為185 m，工作面采用U型通風(fēng)方式，工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，截止目前工作面已回采400 m；工作面回采期間在K8204運(yùn)輸順槽內(nèi)安裝一部DTL型帶式輸送機(jī)，輸送機(jī)電機(jī)功率為300 kW，輸送機(jī)運(yùn)輸能力為250 t/h，輸送帶寬度為1.2 m，運(yùn)輸速度為4.0 m/s。為了防止輸送機(jī)在運(yùn)輸煤矸時(shí)出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，輸送機(jī)每隔100 m在H架上安裝一組防跑偏托輥，但是通過實(shí)際應(yīng)用效果來看，傳統(tǒng)防跑偏托輥防跑偏效果差，工作面回采前期因輸送機(jī)發(fā)生跑偏造成撕帶事故三起，電機(jī)燒毀事故一起，共計(jì)造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)72萬元，制約著輸送機(jī)安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)；對(duì)此，陽煤集團(tuán)通過技術(shù)研究，設(shè)計(jì)了一套輸送機(jī)防跑偏裝置。

2 帶式輸送機(jī)跑偏機(jī)理

礦用帶式輸送機(jī)主要由輸送帶、滾筒、托輥、電機(jī)、減速機(jī)、H架、張緊裝置等部分組成；輸送機(jī)輸送帶主要利用滾筒摩擦作用進(jìn)行傳動(dòng)，輸送帶利用托輥進(jìn)行承載作用，輸送機(jī)在運(yùn)行方向與滾筒、托輥中心線一致；輸送機(jī)在空載狀態(tài)下輸送帶在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要受自身重力影響，輸送帶安裝時(shí)若對(duì)稱均勻，輸送帶在中線兩側(cè)的作用力相互抵消，且兩側(cè)向中部靠攏，此時(shí)輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，不發(fā)生跑偏現(xiàn)象。

輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)奈锪希谳斔蛶戏譃樽髠?cè)物料、中間物料以及右側(cè)物料，其中物料對(duì)輸送帶產(chǎn)生一個(gè)垂直向下的力F；左側(cè)物料在重力作用下對(duì)輸送帶產(chǎn)生垂直左側(cè)皮帶的分力F1和沿左側(cè)皮帶斜向下的分力F2；右側(cè)物料對(duì)右側(cè)皮帶同樣產(chǎn)生兩個(gè)分力F3和F4，當(dāng)F2=F4時(shí)輸送帶不產(chǎn)生跑偏；當(dāng)F2＞F4時(shí)輸送帶向左側(cè)跑偏；當(dāng)F2＜F4時(shí)輸送帶向右側(cè)跑偏[2-3]。

3 輸送機(jī)防跑偏裝置工作原理

1）防跑偏裝置主要是利用各數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)將這些信號(hào)通過電路板傳遞到PLC，從而來控制托輥組的偏轉(zhuǎn)角度。PLC采用當(dāng)下煤礦最先進(jìn)的技術(shù)研制而成，具有處理速度快、準(zhǔn)確率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，能夠精準(zhǔn)掌握皮帶的控制精度。

2）輸送機(jī)在正常啟動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)部的程序?qū)ζУ倪\(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到立輥偏移在15°～30°時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出一級(jí)報(bào)警信號(hào)，此時(shí)PLC根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，皮帶可通過PLC控制調(diào)心托輥組的角度來對(duì)皮帶進(jìn)行糾偏，當(dāng)立輥偏移在30°以上時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出二級(jí)報(bào)警信號(hào)，此時(shí)皮帶會(huì)自動(dòng)停機(jī)。

4 防跑偏裝置應(yīng)用設(shè)計(jì)

為了提高K8204工作面運(yùn)輸順槽安裝DTL型帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，決定對(duì)輸送機(jī)安裝一套防跑偏裝置。防跑偏裝置主要包括輸送帶跑偏檢測(cè)裝置以及糾偏裝置。

4.1 輸送帶跑偏檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

1）輸送帶在實(shí)際運(yùn)行時(shí)由于物料不在中心線、托輥安裝有落差、滾筒圓柱度不同及皮帶磨損等原因造成皮帶上的物料不能沿皮帶中心線移動(dòng)，當(dāng)物料偏移較大時(shí)，輸送帶一側(cè)堆積的物料會(huì)使皮帶與側(cè)面機(jī)架磨損嚴(yán)重，很容易出現(xiàn)物料拋灑的情況。

2）自動(dòng)跑偏檢查裝置能夠?qū)崟r(shí)對(duì)輸送帶運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦輸送帶偏移量超過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的闕值后，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)立即將數(shù)據(jù)傳遞到控制器，系統(tǒng)就會(huì)立即對(duì)皮帶進(jìn)行糾偏，避免皮帶偏移嚴(yán)重[4-5]。

3）該防跑偏檢測(cè)裝置主要安裝在皮帶架兩側(cè)，一旦輸送帶發(fā)生偏移就會(huì)與監(jiān)測(cè)裝置的立輥接觸，立輥在皮帶的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)裝置內(nèi)的開關(guān)打開并發(fā)出跑偏信號(hào)。由于立輥具有回轉(zhuǎn)功能，當(dāng)載有物料的皮帶與立輥接觸后，立輥會(huì)沿著皮帶運(yùn)行的方向發(fā)生一定角度偏移，最后由人工或彈簧來復(fù)位。

4）跑偏裝置根據(jù)設(shè)定的偏移值不同發(fā)出不同的故障信號(hào)，當(dāng)立輥偏移在15°～30°以下時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出一級(jí)報(bào)警信號(hào)，此時(shí)皮帶可利用糾偏裝置對(duì)運(yùn)行的皮帶進(jìn)行糾偏，當(dāng)立輥偏移在 30°以上時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出二級(jí)報(bào)警信號(hào)，此時(shí)皮帶會(huì)自動(dòng)停機(jī)。跑偏裝置立輥的作用力與回轉(zhuǎn)角度成正比，在立輥能夠自動(dòng)復(fù)位的基礎(chǔ)上，作用力應(yīng)當(dāng)越小越好。

4.2 輸送帶糾偏裝置設(shè)計(jì)

1）帶式輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏時(shí)，通常有以下幾種糾偏方式：對(duì)皮帶夾角及托輥高低進(jìn)行調(diào)節(jié)；對(duì)擋料板與皮帶的接觸位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；對(duì)皮帶上驅(qū)動(dòng)滾筒和改向滾筒的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；K8204工作面帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)的防跑偏裝置主要采用調(diào)節(jié)調(diào)心托輥的偏移角度對(duì)皮帶進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2）按照皮帶在運(yùn)行時(shí)的受力分析發(fā)現(xiàn)，皮帶發(fā)生跑偏不僅與物料的多少有關(guān)，與兩側(cè)托輥的角度也有很大關(guān)系。當(dāng)皮帶在實(shí)際運(yùn)行中向左偏移時(shí)，工作人員可以將左側(cè)的調(diào)心托輥偏移角度增大，同時(shí)將右側(cè)調(diào)心托輥偏移角度降低，通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶的跑偏糾偏。

3）糾偏裝置主要是由調(diào)心托輥組與前傾托輥組組成。利用推桿來控制托輥的角度。若輸送機(jī)運(yùn)輸較短時(shí)，每隔15組皮帶架安裝一組調(diào)心托輥組，如果皮帶的運(yùn)輸較長時(shí)，除了每隔15組皮帶架安裝一組調(diào)心托輥組，還需在機(jī)頭、機(jī)尾安裝一套前傾托輥組，如圖1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)防跑偏裝置結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)語

2019年8月對(duì)K8204工作面運(yùn)輸順槽DTL型帶式輸送機(jī)安裝了一套輸送機(jī)防跑偏裝置，截止2020年6月工作面已回采到位，通過實(shí)際應(yīng)用取得了顯著應(yīng)用成效：

1）成本費(fèi)用降低。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本費(fèi)用為0.67萬元，裝置故障率低，便于檢修維護(hù)；而且該裝置不僅可用于煤礦中，還可用于運(yùn)輸、建筑、化工等領(lǐng)域中，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用區(qū)域廣。

2）自動(dòng)化水平提高。該裝置采用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器對(duì)輸送帶跑偏進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)精度高，動(dòng)作靈敏可靠，與傳統(tǒng)跑偏托輥相比自動(dòng)化水平更高，降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。

3）防跑偏效果好。通過6個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來看，帶式輸送機(jī)安裝防跑偏裝置后工作面在后期回采中共計(jì)檢測(cè)到輸送機(jī)17次跑偏現(xiàn)象，并進(jìn)行輸送機(jī)跑偏糾偏，在后期回采中未發(fā)生一起因輸送帶跑偏導(dǎo)致輸送機(jī)撕帶、電機(jī)燒毀等機(jī)電事故，全年可為煤礦節(jié)約設(shè)備維修成本費(fèi)用達(dá)60余萬元。