刮板輸送機(jī)卡鏈原因及鏈條狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)分析

宋 凱

（晉能控股集團(tuán)晉城煤炭事業(yè)部長平公司，山西 晉城 048000）

引言

刮板輸送機(jī)作為綜采工作面煤炭資源的輸送設(shè)備，其穩(wěn)定性直接決定著工作面的開采效率。刮板輸送機(jī)在工作面經(jīng)常處在潮濕、矸石等撞擊的惡劣環(huán)境中，因此鏈條容易發(fā)生卡鏈現(xiàn)象，不僅會對設(shè)備造成損害，還極大地影響到了煤礦的正常開采以及煤礦工人的生命安全。因此對刮板輸送機(jī)卡鏈原因進(jìn)行分析研究，并安裝鏈條監(jiān)測裝置，及時更新刮板輸送機(jī)運(yùn)行過程中鏈條的狀態(tài)，對于提高刮板輸送機(jī)工作效率及煤炭產(chǎn)量、保護(hù)工人安全有重要意義。

1 卡鏈現(xiàn)象分析

某礦放頂煤工作面選用SGB420/17 型號前部刮板輸送機(jī)，技術(shù)參數(shù)如表1，該型號刮板輸送機(jī)中部槽強(qiáng)度較高，由高強(qiáng)度耐磨中板與合金鋼擋板、鏟板槽幫焊接而成?，F(xiàn)就其開采過程中的卡鏈現(xiàn)象進(jìn)行分析。

表1 刮板輸送機(jī)基本參數(shù)

1.1 設(shè)備原因

1）底槽不平。刮板機(jī)長期超負(fù)荷運(yùn)行造成的鏈輪與鏈條之間的磨損容易使兩者之間接觸面積變小或鏈條發(fā)生形變，當(dāng)鏈條在電機(jī)帶動下工作時，很容易發(fā)生卡鏈現(xiàn)象甚至發(fā)生掉鏈。

2）矸石或巖體對刮板機(jī)長期撞擊或工作面潮濕，使得刮板機(jī)、鏈輪發(fā)生形變，鏈條發(fā)生腐蝕生銹造成卡鏈現(xiàn)象。

3）刮板輸送機(jī)長期運(yùn)行設(shè)備本身發(fā)生扭曲或電機(jī)故障等造成卡鏈現(xiàn)象。

4）鏈條鏈輪本身質(zhì)量上存在缺陷，輸送機(jī)結(jié)構(gòu)不對稱等設(shè)備上存在的問題，有可能造成卡鏈現(xiàn)象的發(fā)生。

1.2 環(huán)境原因

1）輸入電壓過大導(dǎo)致設(shè)備不正常運(yùn)行，高負(fù)荷下由于強(qiáng)大推動力造成卡鏈現(xiàn)象。

2）矸石或巖體在輸送過程中掉入鏈條鏈輪夾縫，或操作失誤將硬物掉落在夾縫之間造成卡鏈現(xiàn)象。

2 防范措施

經(jīng)該煤礦實(shí)際生產(chǎn)過程中對刮板輸送機(jī)故障統(tǒng)計分析，鏈條鏈輪長期超負(fù)荷運(yùn)行以及異物造成的卡鏈條現(xiàn)象超過90%，應(yīng)對措施如下：

1）配置清掃裝置，及時清理鏈條下的煤塵物料。

2）對鏈條松緊度以及螺絲錨固程度進(jìn)行定期檢修，發(fā)生異?；蚰p情況及時上報更換并進(jìn)行工作記錄。

3）做到一個月兩次以上對鏈輪等易發(fā)生磨損部件的檢查維修，定期更換配件。

4）保障設(shè)備正常運(yùn)行，不超負(fù)荷承載物料及過載開機(jī)，做好輸送機(jī)保養(yǎng)維修工作。

5）實(shí)時進(jìn)行鏈條狀態(tài)監(jiān)測。

3 鏈條狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)對刮板輸送機(jī)卡鏈故障進(jìn)行監(jiān)測，該礦配備了輸送機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，該礦經(jīng)過為期6 個月的系統(tǒng)試運(yùn)行及統(tǒng)計記錄，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)可靠且極具高穩(wěn)定性，滿足實(shí)際要求。半年內(nèi)監(jiān)測故障3 起且做到了實(shí)時報警，準(zhǔn)確率100%，卡鏈故障定位點(diǎn)準(zhǔn)確無誤。經(jīng)分析研究，該系統(tǒng)在該礦的應(yīng)用，縮短了20%的刮板輸送機(jī)卡鏈?zhǔn)鹿侍幚頃r間，極大提高了刮板輸送機(jī)的運(yùn)行時間及煤炭開采效率，至少為該礦增加了200 萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 系統(tǒng)概要

監(jiān)測系統(tǒng)特點(diǎn)如下：防爆防沖擊性能、全自動操作模式并可進(jìn)行手動調(diào)試、卡鏈故障實(shí)時定位報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)存儲功能。整個系統(tǒng)在刮板輸送機(jī)機(jī)身布置有傳感器10 個，刮板機(jī)機(jī)頭部6 個；機(jī)尾部4 個；卡鏈狀態(tài)定位點(diǎn)傳感器2 個位于刮板機(jī)機(jī)頭鏈輪處。如圖1 所示，監(jiān)測裝置還可對刮板機(jī)速度及電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整以及數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行遠(yuǎn)程地面監(jiān)控。系統(tǒng)運(yùn)行流程為操作室內(nèi)配置控制臺、控制柜及工作人員進(jìn)行地面的監(jiān)測預(yù)報，刮板輸送機(jī)上布置兩套傳感器系統(tǒng)，卡鏈定位點(diǎn)傳感器2 個位于刮板輸送機(jī)機(jī)頭鏈輪處，該點(diǎn)發(fā)生卡鏈故障的概率最大，并與控制柜相連；刮板機(jī)機(jī)頭機(jī)尾電機(jī)上分別裝有變頻器以監(jiān)測電機(jī)工作頻率及電流大小，并與控制柜相連；變頻器可對鏈條運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，將測試片安裝在鏈條上，當(dāng)鏈條發(fā)生故障時進(jìn)行變頻器頻率測試，設(shè)置頻率5 Hz、10 Hz、15 Hz 并啟動測試，若啟動頻率為15 Hz、20 Hz 即故障點(diǎn)定位有誤，若啟動頻率為5 Hz、10 Hz 則鏈條故障點(diǎn)定位準(zhǔn)確[1]。刮板輸送機(jī)整機(jī)配有10 個傳感器進(jìn)行鏈條狀態(tài)監(jiān)測，機(jī)頭部6個，機(jī)尾部4 個，可將采集到的數(shù)據(jù)及鏈條狀態(tài)實(shí)時傳輸?shù)娇刂乒裰小？刂婆_根據(jù)實(shí)時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，做出具體的應(yīng)對措施。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)布置

3.2 系統(tǒng)構(gòu)件

卡鏈定位傳感器采用XSIN30PA349 電感式接近開關(guān)，如圖2 所示，機(jī)頭布置三組6 個，機(jī)尾布置兩組4 個。每組分別置于刮板輸送機(jī)槽幫兩側(cè)，整體通過電纜連接至控制柜，該裝置可實(shí)現(xiàn)卡鏈裝置的精確定位，并實(shí)時傳輸數(shù)據(jù)至地面操作臺進(jìn)行顯示。讀寫器型號TB-M18-H1147，信號傳接器型號TI-BL67-GW-DPVI1-8[2]；由于刮板輸送機(jī)工作環(huán)境很差，潮濕、高酸度、高沖擊性的環(huán)境特點(diǎn)對于控制器的選擇較為困難，因此基于這種特點(diǎn)，決定選用PLC控制器進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)的通信及數(shù)據(jù)采集處理。該監(jiān)控器的強(qiáng)度較高，技術(shù)也較為成熟可靠，為大多數(shù)礦井?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的常用控制器；地面監(jiān)控室配置顯示器、控制柜及操作平臺。操作室每班工作人員3 名，實(shí)時全天候輪流值守，保障對刮板輸送機(jī)的實(shí)時監(jiān)控。其中控制臺成員1 名，對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行異常監(jiān)控及鏈條狀態(tài)監(jiān)測；控制柜成員1 名，負(fù)責(zé)日常檢修及控制指令輸入；組長1 名，負(fù)責(zé)工作協(xié)調(diào)及指令下達(dá)?？刂乒駷檎麄€系統(tǒng)的核心，因此采用5 mm 鋼板進(jìn)行密封焊接，箱體具有雙重結(jié)構(gòu)，增添防爆材料以及靜電噴涂處理。箱體分上、下兩層，上層為防爆艙門，下層為本安艙門，上層箱體有觀察窗及觸摸屏，可對傳感器傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測并輸入操作指令，觸摸屏下方還有基礎(chǔ)操作按鈕進(jìn)行簡要指令輸入，箱體整體結(jié)構(gòu)如圖2 所示，整體操作簡潔方便，安全可靠。

圖2 控制柜整體結(jié)構(gòu)

3.3 系統(tǒng)程序

系統(tǒng)控制器為PLC，整體卡鏈監(jiān)測控制可分手動故障調(diào)試與自動卡鏈狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測兩種模式。整個系統(tǒng)程序流程為：初始程序、電機(jī)功率及鏈條速度監(jiān)測程序、刮板機(jī)偏移算法監(jiān)控、卡鏈定位點(diǎn)測算監(jiān)控、手動控制程序等。由于刮板輸送機(jī)卡鏈監(jiān)測系統(tǒng)的核心是對鏈條狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，因此整個系統(tǒng)包括：鏈條卡鏈狀態(tài)監(jiān)測、故障識別、卡鏈自動報警、卡鏈點(diǎn)定位等[3]。通過鏈輪處安裝的定位點(diǎn)傳感器以及鏈條上傳感器傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行性能及刮板輸送機(jī)工作情況。對整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)共同作用以實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)卡鏈現(xiàn)象的實(shí)時監(jiān)測及故障處理；手動故障調(diào)試系統(tǒng)即通過控制柜進(jìn)行一些系統(tǒng)故障的簡易處理及指令輸入，保障系統(tǒng)在各種環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，可手動初始化系統(tǒng)，以監(jiān)測刮板輸送機(jī)電流值，運(yùn)行功率是否正常。當(dāng)控制臺顯示到報警信號，值班監(jiān)控人員及時上報并分析刮板鏈故障地點(diǎn)，在線指導(dǎo)維修人員進(jìn)行快速卡鏈故障定位及故障排除。故障由發(fā)現(xiàn)到處理整體用時不超過6 h，處理效率極高，實(shí)用性極高。

4 結(jié)語

煤礦綜采工作面惡劣的環(huán)境及工人的不規(guī)范操作極易造成刮板機(jī)鏈條卡鏈現(xiàn)象的發(fā)生，很大程度上影響到煤礦的正常開采生產(chǎn)，甚至威脅到煤礦工人的生命安全。通過對某礦刮板輸送機(jī)卡鏈原因進(jìn)行分析，給出相應(yīng)的應(yīng)對措施，并配置了鏈條狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對刮板輸送機(jī)鏈條運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，出現(xiàn)卡鏈狀態(tài)時及時報警并進(jìn)行卡鏈點(diǎn)定位，及時傳輸數(shù)據(jù)到控制臺。操控室內(nèi)工作人員可根據(jù)反饋信息指導(dǎo)維修工人對故障點(diǎn)進(jìn)行精確維修處理，極大提高了故障處理效率，為刮板輸送機(jī)的安全可靠運(yùn)行提供了保障。