礦用皮帶輸送機(jī)溜槽堵塞保護(hù)開關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用*

秦 龍

(國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司 煤制油化工公用設(shè)施管理分公司，寧夏 靈武 750411)

0 引 言

礦用帶式輸送機(jī)作為煤礦開采中的關(guān)鍵設(shè)備，對實(shí)現(xiàn)開采煤礦的實(shí)時運(yùn)輸及轉(zhuǎn)運(yùn)啟動重要作用。由于運(yùn)煤過程的復(fù)雜及特殊性，在生產(chǎn)運(yùn)行過程中會暴露出堆煤保護(hù)開關(guān)不全面，保護(hù)性能不完善等問題，嚴(yán)重影響皮帶機(jī)設(shè)備安全運(yùn)行，存在導(dǎo)致設(shè)備事故的嚴(yán)重隱患[1]。其中，在設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)過程中，如果溜槽中若出現(xiàn)了堆煤或堵塞現(xiàn)象，則會使溜槽空間越來越狹小，造成煤炭堆積更加嚴(yán)重，最終使得設(shè)備出現(xiàn)皮帶撕裂、電機(jī)燒壞等事故現(xiàn)象，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。為此，針對堆煤保護(hù)不靈敏或者是太靈敏的誤動作問題，在現(xiàn)有設(shè)備堆煤保護(hù)開關(guān)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，從漫反射保護(hù)開關(guān)裝置、小門式堆煤保護(hù)開關(guān)等角度提出了新的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，通過不斷嘗試新型堆煤保護(hù)開關(guān)，對出現(xiàn)的堆煤、堵煤問題及時報(bào)警或停機(jī)，以此來有效防范故障的不確定性，避免故障及事故擴(kuò)大。

1 帶式輸送機(jī)中堆煤保護(hù)開關(guān)應(yīng)用現(xiàn)狀介紹

目前，在生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)所使用的堆煤保護(hù)開關(guān)多安裝于三通導(dǎo)料槽內(nèi)部，現(xiàn)市面上較成熟的堆煤保護(hù)開關(guān)有以下幾種類型，分別為重錘式(傾斜式)、電極式、阻旋式、壓感式等類型[3]，堆煤保護(hù)安裝位置如圖1所示。由于各種原因，以上幾種堆煤保護(hù)都存在缺陷，經(jīng)常造成皮帶輸送機(jī)因堆煤保護(hù)誤動作導(dǎo)致停機(jī)。如現(xiàn)場打掃衛(wèi)生對現(xiàn)場沖洗時造成皮帶積水多，特別是雨季以及冬季煤粉潮濕，水汽一旦超過了安全值，將會使堆煤保護(hù)中的控制開關(guān)出現(xiàn)誤操作現(xiàn)象，最終使得設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)狀態(tài)，皮帶機(jī)設(shè)備需再次啟車，且處于重載啟車，更加劇了設(shè)備的負(fù)荷，給設(shè)備本身造成影響。

圖1 堆煤保護(hù)安裝位置示意圖

2 當(dāng)前各類堆煤保護(hù)問題分析

2.1 電極式堆煤保護(hù)開關(guān)問題

電極式堆煤保護(hù)開關(guān)屬于當(dāng)前成功應(yīng)用的堆煤保護(hù)開關(guān)，其工作原理：感器探頭與底座安裝于溜槽壁上，探頭與底座相互絕緣，當(dāng)溜槽內(nèi)發(fā)生堵塞時，物料堆積至探頭處，探頭與底座通過煤流導(dǎo)通形成回路，使保護(hù)開關(guān)動作，并發(fā)出堵塞報(bào)警信號[4]。堆煤信號傳輸至PLC開關(guān)量模塊，由PLC發(fā)出指令停車。當(dāng)物料料位下降后，堆煤保護(hù)報(bào)警復(fù)位。電極式堆煤保護(hù)開關(guān)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 電極式堆煤保護(hù)開關(guān)結(jié)構(gòu)圖

電極式堆煤保護(hù)開關(guān)存在缺陷如下：

(1) 由于現(xiàn)場導(dǎo)料槽內(nèi)空間狹小，運(yùn)輸煤種主要為沫煤、且皮帶速度快，易產(chǎn)生粉塵，造成感應(yīng)探桿及絕緣面的煤粉堆積，導(dǎo)致保護(hù)誤動作。

(2) 現(xiàn)場沖洗機(jī)架等設(shè)備造成皮帶積水多，啟車時易造成感應(yīng)探桿及絕緣面積水，導(dǎo)致保護(hù)誤動作。

(3) 冬季運(yùn)行時，由于溫差所產(chǎn)生的水汽易附著在金屬感表面造成保護(hù)誤動作。

(4) 崗位人員及維護(hù)人員需打開導(dǎo)料槽觀察口，手伸入導(dǎo)料槽內(nèi)部對探桿及絕緣面進(jìn)行擦拭清理，安全性低、檢查維護(hù)困難。

2.2 重錘式(傾斜式)堆煤保護(hù)開關(guān)問題

重錘式堆煤保護(hù)開關(guān)中的傾斜開關(guān)在受到外界作用力下時會與垂直方向發(fā)生15°的偏角，以此觸動內(nèi)部的水銀開關(guān)閉合，實(shí)現(xiàn)堆煤保護(hù)；當(dāng)外界作用力撤銷后，傾斜開關(guān)則恢復(fù)原狀，保持常開狀態(tài)。在帶式輸送機(jī)作業(yè)時則主要利用傾斜開關(guān)的開閉功能來實(shí)現(xiàn)整個堆煤過程的保護(hù)[5]。此堆煤保護(hù)開關(guān)具有：動作靈敏；整體密封性能良好,鋁合金制防水外殼，內(nèi)外靜電噴塑；結(jié)構(gòu)緊湊安裝簡單。重錘式堆煤保護(hù)開關(guān)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 重錘式堆煤保護(hù)開關(guān)結(jié)構(gòu)圖

但此重錘式(傾斜式)開關(guān)實(shí)際使用時也存在較多問題，具體如下。

(1) 物料為沫煤時，顆粒干燥較小?？赡艽嬖谡嬲衙毫?，由于塊煤顆粒較小，堆煤緩慢上升至堆煤保護(hù)，埋至堆煤保護(hù)時，沒有將傾斜式堆煤保護(hù)推動位移，而是直接將堆煤保護(hù)掩埋。探頭傾斜角度沒有大于15°，堆煤保護(hù)不動作。

(2) 導(dǎo)料槽內(nèi)沒有堆煤，但由于塊煤砸到探頭，使探頭來回?cái)[動，誤報(bào)為堆煤。

2.3 壓感式堆煤保護(hù)開關(guān)問題

壓感式堆煤保護(hù)開關(guān)主要利用內(nèi)部的自恢復(fù)彈簧進(jìn)行行程開關(guān)的自動控制，采用了門式結(jié)構(gòu)類型，安裝在溜槽側(cè)壁上。在實(shí)際運(yùn)行過程中，若溜槽中堆積了一定的堆積物，則會觸動保護(hù)開關(guān)中的活動門進(jìn)行向外推移。當(dāng)推移角度大于設(shè)置的閥值角度時，則會觸動控制開關(guān)并使設(shè)備發(fā)出的相應(yīng)的報(bào)警提示[6]。其中，在溜槽側(cè)壁上方開設(shè)260 mm×260 mm尺寸，下方開設(shè)100～200 mm方口。

壓感式堆煤保護(hù)開關(guān)使用一段時間以后，由于煤炭濕度大，長時間運(yùn)行后在開口處沉積，板結(jié)易將開口堵死，造成堆煤保護(hù)不動作。在使用一段時間要對開口板結(jié)的積煤進(jìn)行清理，檢查緊固螺釘是否有松動、脫落現(xiàn)象，并開蓋清除積塵。

3 新型堆煤保護(hù)開關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

3.1 新型堆煤保護(hù)開關(guān)設(shè)計(jì)重點(diǎn)

結(jié)合現(xiàn)有的多種堆煤保護(hù)開關(guān)在實(shí)際實(shí)際過程中存在的問題，在新型堆煤保護(hù)開關(guān)的設(shè)計(jì)過程中，需保證檢測信號具有較高的傳輸速度、較高質(zhì)量的傳輸信號、人員操作的安全性。同時，在設(shè)計(jì)時需考慮在障礙物的阻擋現(xiàn)象對檢測信號無影響，能實(shí)時、準(zhǔn)確的將堆煤現(xiàn)象反饋對控制中心，且信號具有較高的穩(wěn)定性，保護(hù)開關(guān)安裝及維護(hù)保養(yǎng)方便等特點(diǎn)。為此，新型的堆煤保護(hù)開關(guān)將主要從漫反射式光電開關(guān)、小門式堆煤保護(hù)開關(guān)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用。

3.2 漫反射式光電開關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用

漫反射式光電開關(guān)是當(dāng)前相對成熟的一種感應(yīng)技術(shù)。主要將發(fā)射器和接收器進(jìn)行一體式集成設(shè)計(jì)，當(dāng)溜槽中有堆積物和其他雜物經(jīng)過時，通過檢測到運(yùn)動距離并判斷后，觸動此漫反射開關(guān)中的接收器，并將產(chǎn)生的反射光線發(fā)射至接收器中，產(chǎn)生相應(yīng)的光電開關(guān)信號，該光電開關(guān)主要安裝在導(dǎo)料槽上，示意圖如圖4所示。其中，所產(chǎn)生的開關(guān)信號反饋至PLC使膠帶輸送機(jī)報(bào)警停車。當(dāng)物料料位下降后， 漫反射式光電開關(guān)無反射信號后，上位機(jī)才能夠復(fù)位。漫反射式光電堆煤開關(guān)安裝效果圖如圖4所示。

圖4 漫反射式光電堆煤開關(guān)安裝效果圖

漫反射式光電開關(guān)使用效果如下。

(1) 漫反射光電開關(guān)安裝于導(dǎo)料槽外側(cè)，崗位人員檢查清理更方便、更安全，只需擦拭鏡頭端蓋即可。

(2) 安裝于導(dǎo)料槽外側(cè)，開關(guān)所檢測的距離為20 cm只有當(dāng)煤料堆積至保護(hù)開口處并溢出時才能觸發(fā)光電開關(guān)動作，且漫反射開關(guān)的光纖可通過機(jī)械調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行距離調(diào)節(jié)。

(3) 檢修維護(hù)調(diào)試更加方便，崗位人員及電氣人員可隨時對堆煤保護(hù)進(jìn)行測試，用手進(jìn)行遮擋即可。

(4) 漫反射光電開關(guān)具有防水性能，現(xiàn)場文明衛(wèi)生沖洗所噴濺水不會造成開關(guān)損壞，只需將鏡頭擦拭干凈即可。

3.3 小門式堆煤保護(hù)開關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用

小門式堆煤保護(hù)開關(guān)主要由接近開關(guān)、活動擋板等組成，利用接近開關(guān)的檢測原理，實(shí)現(xiàn)對溜槽中堵塞現(xiàn)象的監(jiān)測。其中，主要在導(dǎo)料槽側(cè)面開口(200 mm×250 mm)，小門下側(cè)有接近開關(guān)擋板，接近開關(guān)位于小門側(cè)面。小門可開啟角度為20°。當(dāng)導(dǎo)料槽(三通)內(nèi)有蓬煤時，靠重力作用煤會將小門推開，小門打開后接近開關(guān)監(jiān)測到小門金屬擋板，發(fā)出堆煤保護(hù)動作信號至PLC，隨即程序執(zhí)行皮帶輸送機(jī)停車指令。

同時，在小門式堆煤保護(hù)小門的外側(cè)，增加了一顆螺栓作為配重，以防止小門因小煤塊撞擊和振動導(dǎo)致的來回晃動；且在整個開口外側(cè)安裝有L型的擋板，阻擋導(dǎo)料槽上方撒煤將小門掩埋，確保小門始終可以正常動作；采用兩線制電磁接近開關(guān)，方便PLC采集接近開關(guān)信號，現(xiàn)場無需再給接近開關(guān)安裝電源。小門式堆煤保護(hù)側(cè)面動作效果圖如圖5所示。

圖5 小門式堆煤保護(hù)側(cè)面動作效果圖

該保護(hù)開關(guān)在帶式輸送機(jī)中的成功安裝及應(yīng)用，使得帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動化控制及保護(hù)效果，減輕了人員的勞動強(qiáng)度，提高了作業(yè)的安全性，達(dá)到了預(yù)期效果，得到人員的一致好評。

4 結(jié) 語

結(jié)合當(dāng)前相對成熟自動化保護(hù)技術(shù)，更加高效、經(jīng)濟(jì)的解決礦用帶式輸送機(jī)中溜槽問題，實(shí)現(xiàn)對整個煤炭運(yùn)輸過程的堆煤保護(hù)，已是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)設(shè)備升級換代的重要發(fā)展方向。帶式輸送機(jī)中溜槽堆煤問題一旦解決，將大大提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高人員的作業(yè)安全性。為此，在綜合分析當(dāng)前帶式輸送機(jī)中溜槽堆煤現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，對原有設(shè)備中堆煤保護(hù)開關(guān)存在問題進(jìn)行了分析研究，設(shè)計(jì)了兩套漫反射保護(hù)開關(guān)和小門式堆煤保護(hù)開關(guān)，并將其安裝在帶式輸送機(jī)中，完成了開關(guān)實(shí)物的安裝調(diào)試運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期效果。在完成新型保護(hù)裝置安裝應(yīng)用后，可實(shí)現(xiàn)發(fā)生堆煤時的及時停車，有效地提高了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行效率 ，保障了礦用作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)安全，實(shí)際借鑒意義較大。