煤炭設(shè)備排料溜槽堆料保護裝置提升應(yīng)用

裴元功

(山西焦煤 西山煤電集團太原選煤廠, 山西 太原 030023)

溜槽在選煤廠生產(chǎn)中擔負著輸送、密封、調(diào)節(jié)工藝流程以及使輸送物料在機械設(shè)備上合理分布、避免偏載等重要作用。絕大多數(shù)的機械設(shè)備和存?zhèn)}裝置都用溜槽連接,使輸送物料沿工藝流程規(guī)定的線路連續(xù)運行。連接設(shè)備出料的溜槽統(tǒng)稱為排料溜槽,基本結(jié)構(gòu)形式為上寬下窄的漏斗形式,物料在原始速度基礎(chǔ)上拋物線下墜排料。排料溜槽雖然是附屬部件,但生產(chǎn)中經(jīng)常因故堵塞,造成生產(chǎn)中斷、設(shè)備損壞,嚴重影響生產(chǎn)。對此,常安裝堆料報警裝置防止堵塞事故的發(fā)生。溜槽堆料保護裝置一般安裝在溜槽上端、設(shè)備排出物料接觸不到的地方,在選定的部位開孔,通過合頁固定擋煤板,安裝限位、接近開關(guān)、信號傳輸系統(tǒng)、報警裝置等。當溜槽發(fā)生堵塞,物料堆積到達裝置安裝位置時,才從溜槽口處溢出、觸發(fā)保護裝置動作[1-2].但是由于裝置在溜槽上端,加上裝置延時反應(yīng)時間,裝置動作觸發(fā)閉鎖停機后,溜槽內(nèi)堆物料積量大,增加設(shè)備的維護量、設(shè)備損壞的風險、處理溜槽堵塞的工作量等。對此,需要對原溜槽堆料保護裝置進行優(yōu)化改造。

1 優(yōu)化后的保護裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 優(yōu)化后裝置結(jié)構(gòu)

優(yōu)化后溜槽堆料保護裝置主要由扇形護罩、擋料楔板、接近開關(guān)、限位、合頁、信號傳輸系統(tǒng)、報警裝置等組成,見圖1.

圖1 優(yōu)化后溜槽堆料保護裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1) 扇形護罩是由耐磨剛性的材質(zhì)制作,半圓筒外形,與溜槽螺栓緊固,固定面在內(nèi)側(cè),與護板軸線夾角為鈍角。此結(jié)構(gòu)形式堅固耐磨,物料既損傷不到固定螺栓又能有效地實現(xiàn)擋料楔板不被下落物料砸到。

2) 擋料楔板下端通過穩(wěn)固方式與兩個合頁連接,合頁另一端通過穩(wěn)固方式與溜槽連接,兩個合頁軸保持同一直線、平行于溜槽面,通過此方式實現(xiàn)合頁對擋料楔板不穩(wěn)定支撐。擋料楔板內(nèi)側(cè)截面呈倒三角形,以此增大內(nèi)側(cè)與物料接觸面積、提升內(nèi)側(cè)斜向上的受力狀況,重心稍偏內(nèi)側(cè),在合頁的不穩(wěn)定支撐狀態(tài)下,保持向溜槽內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)無外力情況下,擋料楔板自動貼合溜槽。此種擋料楔板設(shè)計可降低其旋轉(zhuǎn)所需的力,試驗證明不到5 N,滿足MT872-2000《煤礦用帶式輸送機保護裝置技術(shù)條件》中規(guī)定的保護動作時所需的作用力不大于9.8 N要求[3]. 溜槽堆料保護裝置正向示意圖見圖2.

圖2 優(yōu)化后溜槽堆料保護裝置正向示意圖

3) 擋料楔板外層覆蓋一層柔軟、防銹、表面光潔的材質(zhì),例如聚氨酯等,既防塵、保持現(xiàn)場標準化要求,又不易腐蝕、不易因黏粘煤粒等問題改變原本的重力分布。設(shè)計為可更換的結(jié)構(gòu)形式,當有破損時可進行更換。

4) 擋料楔板主體是剛性材質(zhì),具有良好的穩(wěn)固性,右側(cè)上端有金屬片。當楔板發(fā)生轉(zhuǎn)動,上端碰到限位時,上端金屬片可被安裝的接近開關(guān)感應(yīng)到。

5) 限位位于擋料楔板上端處,緊固在溜槽外側(cè),要求擋料楔板受扭矩逆時針旋轉(zhuǎn),上端碰到限位,但重心仍稍偏內(nèi)側(cè),當無扭矩作用時,擋料楔板自動旋轉(zhuǎn)回位。

6) 接近開關(guān)并入生產(chǎn)集控系統(tǒng)、現(xiàn)場報警系統(tǒng),當有信號反饋時,集控系統(tǒng)會在調(diào)度操作界面上提示;當2 s內(nèi)連續(xù)檢測到煤位超過預(yù)定位置,關(guān)聯(lián)設(shè)備閉鎖停機,集控系統(tǒng)顯示設(shè)備停機,現(xiàn)場報警系統(tǒng)運行、崗位室警鈴報警。改進后的裝置滿足MT872-2000對閉鎖時間的規(guī)定要求[3].

1.2 裝置工作原理

1) 當溜槽下料正常,即未發(fā)生堆料時,溜槽排料正常。此時擋料楔板在扇形護罩保護下,無外力施加,擋料楔板自身重心線稍偏離合頁提供支撐力。因此,在重力的作用下,楔板以合頁軸為旋轉(zhuǎn)線,向著溜槽內(nèi)旋轉(zhuǎn),貼合溜槽面,接近開關(guān)未感應(yīng)到楔板上端金屬片。此時,生產(chǎn)集控系統(tǒng)判斷溜槽處于正常下料的狀態(tài)。

2) 當溜槽下端設(shè)備因為故障停止運轉(zhuǎn)或溜槽口發(fā)生堵塞,物料開始堆積,但溜槽上端設(shè)備還繼續(xù)不斷地卸載,卸載物料越積越多,物料堆積高度從溜槽下端開始增高,當堆積高度增高到擋料楔板處,堆料上端弧面開始接觸到楔板內(nèi)側(cè)面,內(nèi)側(cè)面設(shè)計有利于提升堆料上端面接觸狀況,產(chǎn)生較多的有效扭矩,使得楔板以合頁軸為旋轉(zhuǎn)軸線逆時針旋轉(zhuǎn),接觸到限位,接近開關(guān)感應(yīng)金屬片,信號傳到集控系統(tǒng),集控系統(tǒng)判斷為堆煤信號,調(diào)度室出現(xiàn)提示。

3) 當2 s內(nèi)連續(xù)檢測到煤位超過預(yù)定位置,也可認為閉鎖延遲的時間,集控系統(tǒng)可以排除此堆煤信號非偶發(fā)性動作,例如煤塊飛濺等狀況。待閉鎖延遲結(jié)束后,整個生產(chǎn)系統(tǒng)啟動閉鎖程序,系統(tǒng)中的設(shè)備開始緊急停機,直至全部停止、現(xiàn)場開始報警。

2 裝置優(yōu)缺點

1) 溜槽發(fā)生堆料問題時堆積量非常少。由于此保護裝置可安裝在接近溜槽下端,發(fā)生堆料后,堆積的物料會很快接觸到裝置;裝置的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)有利于快速接觸到物料。所以,從發(fā)生堆料到閉鎖停機時間非常短,這個時間也是溜槽上端設(shè)備排料時間,閉鎖停機后的堆料會很少,杜絕因堆料造成物料溢出。

2) 杜絕堆料損壞設(shè)備。溜槽堆積量降低,避免了大量堆料造成的設(shè)備嚴重過載、擠壓摩擦等問題,對溜槽上下關(guān)聯(lián)設(shè)備影響指數(shù)降低;故障處理后,堆積物料不會阻礙設(shè)備正常的啟停運行,避免了設(shè)備的損壞風險。

3) 保障安全。堆積量少,杜絕了大量人力處理堆料、溢料的問題。尤其是故障發(fā)生在夜班時,各種條件、因素都不利于開展非計劃性的高強度作業(yè),處理故障的安全風險大。新裝置可杜絕事故處理的風險,保障安全生產(chǎn)。

4) 該裝置通用性有待提升。優(yōu)化后的溜槽堆料保護裝置較復雜,安裝要求多,不同溜槽的安裝點都需進行嚴格計算,既要避免落料對裝置的影響,也要達到裝置低位安裝的要求;不同角度溜槽需要使用不同尺寸的部件。因此,優(yōu)化后的溜槽堆料保護裝置,需要專業(yè)人員設(shè)計、安裝、調(diào)試,以保證在不同溜槽上都起到很好的效果。

3 實際應(yīng)用情況

以斜溝選煤廠產(chǎn)品倉下收集帶式輸送機為例,設(shè)備編號775,設(shè)備參數(shù):DTⅡ型、帶寬2 m、設(shè)計運輸量5 000 t/h、機長136 m.此輸送機機頭與下關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)運輸送機機尾空間高度為4.1 m,因此,排料溜槽高度3.9 m. 由于此輸送機排料溜槽原安裝的堆煤保護裝置,要求不能與正常排走的物料接觸,所以只能安裝在基本與卸載滾筒齊平的溜槽上端、距溜槽下端3.5 m以上高度處。當下關(guān)聯(lián)皮帶機因故停機,煤料不能及時運走,開始從溜槽下端堆積,堆積至保護裝置處,裝置保護動作,輸送機停機。此時,從溜槽堆煤到完全停機已經(jīng)過去11 s,生產(chǎn)中輸送機平均帶煤量4 000 t/h(即1.11 t/s),整體堆積煤量達12 t以上。堆積煤料溢到皮帶卸載滾筒處,磨損滾筒皮、膠帶等;溜槽內(nèi)的積煤形成強大的壓力,壓迫著受料輸送機的機尾部件;需要人工清理撒煤、溜槽堆煤,檢查有無受損部件,處理工作量巨大。

優(yōu)化后的堆煤保護裝置安裝在距溜槽下端0.7 m處,同等情況發(fā)生堆煤,從溜槽堆煤到完全停機時長是3 s,溜槽堆料3.3 t左右,對于上端排料輸送機沒有任何影響,對于下端受料輸送機也是符合正常啟停工況條件,沒有人工處理堆煤的工作量。新舊溜槽堆料保護裝置效果示意圖見圖3.

圖3 新舊溜槽堆料保護裝置效果示意圖

優(yōu)化后的堆煤保護裝置在斜溝選煤廠25臺帶式輸送機、20臺刮板輸送機、40臺振動篩、4臺淺槽等設(shè)備應(yīng)用,一年可減少堆煤量1 335 t,可降低設(shè)備維護費用200余萬元。

4 結(jié) 語

通過對溜槽堆煤保護裝置安裝位置的優(yōu)化,可有效降低溜槽堆積量,降低設(shè)備損耗、降低搶修風險、保障安全生產(chǎn)。在實際應(yīng)用中取得良好的效果,但由于優(yōu)化后的溜槽堆料保護裝置復雜,安裝要求較多,通用性需要進一步提高。