帶式輸送機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

王 坤

（中檢集團(tuán)公信安全科技有限公司，山東 棗莊 277101）

1 61606 運(yùn)輸順槽概況

國(guó)源礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司61605 運(yùn)輸順槽位于61盤(pán)區(qū)北翼東側(cè)，距已回采61601 工作面約300 m，南接西翼開(kāi)拓大巷，北至井田邊界。相鄰的東側(cè)61605工作面和西側(cè)61608 工作面均未采動(dòng)。

61606 運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 156 m，掘進(jìn)煤層為6 號(hào)煤層，煤層為長(zhǎng)焰煤、黑色，平均厚度為21.37 m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜；工作面區(qū)域煤層夾矸4～12 層，單層夾矸厚度0.1～0.6 m，夾矸平均總厚度2.78 m；夾矸巖性為碳質(zhì)泥巖、泥巖及高嶺土；煤層平均傾角為1.5°；煤層普氏硬度系數(shù)為0～1.0，夾矸普氏硬度系數(shù)f=2.0～3.0。

61606 運(yùn)輸順槽采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，巷道采用EBZ260 型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，采用SSJ-100 型帶式輸送機(jī)進(jìn)行運(yùn)煤，巷道內(nèi)設(shè)計(jì)安裝2 部帶式輸送機(jī)，每部輸送機(jī)運(yùn)輸長(zhǎng)度為660 m，帶式輸送機(jī)功率為40 kW，雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，輸送機(jī)采用游動(dòng)車(chē)張緊裝置；截止目前巷道已掘進(jìn)420 m。

2 巷道掘進(jìn)期間運(yùn)輸現(xiàn)狀及主要問(wèn)題分析

2.1 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸現(xiàn)狀

巷道在前期掘進(jìn)過(guò)程中巷道內(nèi)帶式輸送機(jī)共計(jì)發(fā)生7 起斷帶事故，3 起因帶式輸送機(jī)跑偏導(dǎo)致輸送機(jī)運(yùn)輸負(fù)荷加大，出現(xiàn)電機(jī)燒毀事故；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，帶式輸送機(jī)在空載以及重載狀態(tài)下普遍存在打滑、跑偏現(xiàn)象，而造成帶式輸送機(jī)出現(xiàn)打滑跑偏主要原因是由于帶式輸送機(jī)張緊力不合理；61606 運(yùn)輸順槽主要采用游動(dòng)車(chē)進(jìn)行張緊，當(dāng)輸送帶加長(zhǎng)后一人開(kāi)啟游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)，另一人觀察游動(dòng)車(chē)移動(dòng)時(shí)輸送帶張緊情況，當(dāng)輸送帶張緊到一定程度時(shí)通過(guò)人工關(guān)閉游動(dòng)車(chē)電源，由此對(duì)輸送帶張緊力進(jìn)行調(diào)整。

2.2 主要問(wèn)題分析

1）自動(dòng)化水平低：傳統(tǒng)的游動(dòng)車(chē)張緊裝置一般安裝在距輸送機(jī)機(jī)頭20～30 m 處，且游動(dòng)車(chē)采用一臺(tái)額定電流為80 A 隔爆型開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，該開(kāi)關(guān)與帶式輸送機(jī)未進(jìn)行聯(lián)鎖控制，當(dāng)運(yùn)輸過(guò)程中需要調(diào)節(jié)張緊裝置時(shí)，需3 人配合施工，一人關(guān)閉帶式輸送機(jī)電源，一人開(kāi)啟游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)，另一人貫徹游動(dòng)車(chē)移動(dòng)距離，整個(gè)過(guò)程相對(duì)煩瑣、自動(dòng)化水平低、勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度大，不利于巷道安全快速掘進(jìn)。

2）張緊精度低：傳統(tǒng)游動(dòng)車(chē)張緊裝置在進(jìn)行輸送帶張緊時(shí)，主要利用人工觀察，當(dāng)游動(dòng)車(chē)移動(dòng)一段距離后施工人員發(fā)現(xiàn)輸送帶具有一定張力時(shí)即可判斷張緊合理，判斷盲目性大，很容易造成輸送帶因張緊力不合適而導(dǎo)致跑偏、斷帶等事故；同時(shí)傳統(tǒng)張緊裝置只能對(duì)輸送機(jī)靜態(tài)時(shí)進(jìn)行張緊，當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)輸送帶進(jìn)行張緊，降低了張緊精度[1]。

3）保護(hù)裝置落后：由于帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸物料過(guò)程中受大塊煤矸、鐵器等磨損，導(dǎo)致輸送帶磨損嚴(yán)重，磨損輸送帶在運(yùn)輸物料時(shí)若張緊力過(guò)大時(shí)很容易造成輸送帶斷帶事故，而傳統(tǒng)游動(dòng)車(chē)張緊裝置不具有輸送帶監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)輸送帶磨損嚴(yán)重時(shí)無(wú)法對(duì)其張緊裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)保護(hù)裝置相對(duì)落后。

3 液壓自動(dòng)張緊裝置設(shè)計(jì)

3.1 液壓自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)

液壓自動(dòng)張緊裝置主要由游動(dòng)車(chē)、重力感應(yīng)裝置、激光掃描儀、PLC 控制以及各類(lèi)開(kāi)關(guān)如游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)（80 A）、連鎖開(kāi)關(guān)（200 A）等組成，如下頁(yè)圖1 所示。

圖1 液壓自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1）重力感應(yīng)裝置主要由感應(yīng)彈簧、硅膠托輥、感應(yīng)器等部分組成，該裝置主要安裝在距機(jī)頭20 m 處，感應(yīng)器玉PLC控制器連接，重力托輥下方安裝3 個(gè)感應(yīng)彈簧，感應(yīng)彈簧與感應(yīng)器連接，該裝置主要監(jiān)測(cè)輸送帶運(yùn)輸物料重力變化，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)張緊自動(dòng)調(diào)節(jié)目的。

2）激光掃描儀主要包括激光發(fā)射器、處理器等部分組成，激光掃描儀安裝在距輸送機(jī)機(jī)頭30 m 處上輸送帶下部，距輸送帶安裝距離為0.3 m，激光發(fā)射器可發(fā)出連續(xù)穩(wěn)定的光束，處理器與PLC 控制器連接；該裝置主要對(duì)輸送帶磨損情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作。

3）游動(dòng)車(chē)主要包括松帶固定游動(dòng)車(chē)、儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)、拉緊游動(dòng)車(chē)，固定游動(dòng)車(chē)安裝在軌道一端，固定游動(dòng)車(chē)上安裝一個(gè)絞盤(pán)，絞盤(pán)與鋼絲繩一端固定連接，儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)主要用于儲(chǔ)存輸送帶，拉緊游動(dòng)車(chē)通過(guò)鋼絲繩與儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)連接，其中固定游動(dòng)車(chē)、拉緊游動(dòng)車(chē)電機(jī)與游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)連接。

4）PLC 控制器是整套裝置的核心部件，主要用于各類(lèi)數(shù)據(jù)收集處理，并下達(dá)指令，PLC 控制器分別與連鎖開(kāi)關(guān)、重力感應(yīng)裝置、激光控制器進(jìn)行連接。

5）連鎖開(kāi)關(guān)額定電流為400 A，連鎖開(kāi)關(guān)與帶式輸送機(jī)電機(jī)開(kāi)關(guān)連接，連鎖開(kāi)關(guān)主要用于對(duì)帶式輸送機(jī)電機(jī)進(jìn)行連鎖控制。

3.2 裝置工作原理

3.2.1 重力感應(yīng)張緊原理

1）重力感應(yīng)裝置設(shè)置感應(yīng)動(dòng)作保護(hù)值為100 kg/m2，當(dāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸物料單位質(zhì)量達(dá)100 kg時(shí)，裝置通過(guò)感應(yīng)器監(jiān)測(cè)并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，感應(yīng)器及時(shí)將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上傳至PLC 控制器內(nèi)。

2）PLC 空中器接收數(shù)據(jù)信號(hào)后及時(shí)對(duì)游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)發(fā)生指令，游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)接收指令后控制松帶固定游動(dòng)車(chē)以及拉緊游動(dòng)車(chē)上的絞車(chē)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，在絞車(chē)盤(pán)帶動(dòng)下使儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)向前移動(dòng)。

3）儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)向前移動(dòng)實(shí)現(xiàn)松帶目的，從而避免了輸送帶因運(yùn)輸重量大的物料時(shí)出現(xiàn)張緊力過(guò)大，導(dǎo)致斷帶事故；當(dāng)輸送帶卸載物料時(shí)，重力感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到輸送帶內(nèi)運(yùn)輸物料質(zhì)量不足50 kg/m2時(shí)，感應(yīng)器再次將收集信號(hào)發(fā)送至PLC 控制器內(nèi)，控制器接收信號(hào)后對(duì)游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)發(fā)送指令。

4）游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)接收指令后及時(shí)松動(dòng)固定游動(dòng)車(chē)以及拉緊游動(dòng)車(chē)進(jìn)行控制，具體控制步驟如下：松帶游動(dòng)車(chē)絞車(chē)盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩延長(zhǎng)，而拉緊游動(dòng)車(chē)絞車(chē)盤(pán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使鋼絲繩拉緊，此時(shí)儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)在鋼絲繩作用下向后移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)張緊目的[2]。

3.2.2 輸送帶磨損及斷帶張緊原理

1）通過(guò)激光掃描儀主要判斷輸送帶磨損以及斷帶情況，當(dāng)輸送帶出現(xiàn)磨損時(shí)激光掃描儀發(fā)射的連續(xù)光束，被接收器接收時(shí)間不同，磨損的地方光束接收時(shí)間長(zhǎng)，根據(jù)光束接收時(shí)間差判斷輸送帶磨損情況。

2）當(dāng)輸送帶出現(xiàn)嚴(yán)重磨損后，接收器無(wú)法接收連續(xù)穩(wěn)定的光束，此時(shí)處理器及時(shí)將信號(hào)傳送至PLC控制器內(nèi)，控制器接收信號(hào)后對(duì)游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)下發(fā)指令，游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)接收指令后及時(shí)對(duì)3 臺(tái)游動(dòng)車(chē)進(jìn)行控制，控制方式與重力感應(yīng)張緊方式相同，實(shí)現(xiàn)松帶目的[3]。

3）當(dāng)輸送帶出現(xiàn)斷帶事故時(shí)，激光掃描儀只發(fā)出光束，但無(wú)法接收光束，此時(shí)判斷為斷帶事故，處理器及時(shí)將信號(hào)傳送至PLC 控制器內(nèi)，控制器接收信號(hào)后對(duì)連鎖開(kāi)關(guān)發(fā)出指令，連鎖開(kāi)關(guān)接收指令后及時(shí)切斷輸送帶電源，從而防止斷帶事故范圍擴(kuò)大。

4 應(yīng)用效果分析

61606 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)至420 m 處對(duì)第一部帶式帶式輸送機(jī)安裝了一套液壓自動(dòng)張緊裝置，截止2021 年12 月14 日巷道已掘進(jìn)到位，巷道掘進(jìn)至670 m處安裝了第二部帶式輸送機(jī)，為了分析液壓張緊裝置應(yīng)用效果，第二部仍然采用傳統(tǒng)游動(dòng)車(chē)張緊裝置，經(jīng)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：第二部帶式輸送機(jī)采用游動(dòng)車(chē)張緊時(shí)，在后期回采過(guò)程中輸送機(jī)因張緊不適宜導(dǎo)致故障共計(jì)12 起，而第一部帶式輸送機(jī)安裝液壓張緊裝置后，未出現(xiàn)一起因張緊不適宜導(dǎo)致輸送機(jī)故障，減少輸送機(jī)維修費(fèi)用達(dá)27.4 萬(wàn)元，大大提高了帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，保證了采掘巷道安全快速掘進(jìn)。