煤礦帶式輸送機(jī)變頻調(diào)速自動(dòng)張緊裝置的應(yīng)用研究

李 輝

（西山煤電集團(tuán)公司東曲煤礦，山西 太原 030200）

1 概述

西山煤電東曲煤礦28203運(yùn)輸順槽位于礦井南盤(pán)區(qū)東翼，巷道以西分別布置了輔運(yùn)巷道、皮帶巷和回風(fēng)巷三條巷道。28203運(yùn)輸順槽從盤(pán)區(qū)輔運(yùn)巷開(kāi)口施工，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為260m，巷道斷面寬4.8m，高3.6m，掘進(jìn)期間主要以巖石層為主,夾雜的煤層厚度為1.3m。巖石層主要以細(xì)粉砂巖及炭質(zhì)泥巖為主,采用爆破施工工藝，工作面安裝一部型號(hào)為DSJ80/40/2×55長(zhǎng)度為150m礦用可伸縮帶式輸送機(jī)并搭接盤(pán)區(qū)皮帶巷輸送機(jī)進(jìn)行聯(lián)合出煤，DSJ80/40/2×55帶式輸送機(jī)皮帶寬度為0.8m，電機(jī)功率為55kW，運(yùn)輸量為400t/h，該輸送機(jī)在距機(jī)頭30m處位置安裝一部游動(dòng)車(chē)控制輸送機(jī)伸縮。

28203運(yùn)輸順槽在前期50m掘進(jìn)時(shí)由于爆破落下的煤矸石塊狀大、輸送機(jī)運(yùn)輸量大以及輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，致使輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間經(jīng)常出現(xiàn)張力不能自動(dòng)調(diào)校而造成輸送機(jī)皮帶扯裂、斷帶現(xiàn)象。巷道在前期掘進(jìn)期間因輸送帶張力不穩(wěn)定造成斷帶事故6起，燒毀電機(jī)事故1起，造成直接經(jīng)濟(jì)損失26萬(wàn)元。由于傳統(tǒng)的輸送機(jī)游動(dòng)車(chē)對(duì)皮帶張力控制不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需求，東曲煤礦機(jī)電技術(shù)部門(mén)通過(guò)技術(shù)研究，設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)感應(yīng)皮帶張力控制裝置，該裝置可根據(jù)輸送機(jī)運(yùn)輸物料的重量自動(dòng)調(diào)校皮帶張力，同時(shí)該裝置可對(duì)皮帶接頭及破損皮帶進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免皮帶張力過(guò)大誘發(fā)扯帶、斷帶事故發(fā)生。

2 傳統(tǒng)游動(dòng)車(chē)使用中存在的問(wèn)題

（1）傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)游動(dòng)車(chē)主要通過(guò)游動(dòng)裝置拉伸輸送帶儲(chǔ)存裝置，從而達(dá)到控制輸送帶張力的目的。但是傳統(tǒng)的游動(dòng)車(chē)采用單一開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與帶式輸送機(jī)電機(jī)聯(lián)鎖控制。當(dāng)開(kāi)啟游動(dòng)車(chē)時(shí)必須先關(guān)閉輸送機(jī)電源，而游動(dòng)車(chē)一般安裝在距機(jī)頭30m位置處，在遇到緊急狀況下需兩人配合操作(一人關(guān)閉輸送機(jī)電源、一人開(kāi)啟游動(dòng)車(chē)電源),不僅操作工序復(fù)雜，加大勞動(dòng)強(qiáng)度，而且操作配合不當(dāng)很容易發(fā)生重大煤礦機(jī)電事故。

（2）傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)游動(dòng)車(chē)需人工控制,但是輸送機(jī)皮帶在空載與負(fù)載時(shí)張力存在一定差異,特別是輸送機(jī)在運(yùn)輸大塊煤矸石時(shí)皮帶張力會(huì)發(fā)生不規(guī)律變化，而輸送機(jī)操作工很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種張力變化，若輸送機(jī)皮帶長(zhǎng)期出現(xiàn)不規(guī)律張力變化，最終會(huì)造成皮帶韌性降低，皮帶接頭處張力變大扯斷皮帶等。

（3）輸送機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)皮帶會(huì)出現(xiàn)不同程度磨損，皮帶磨損嚴(yán)重區(qū)域會(huì)降低其安全性能，當(dāng)張力過(guò)大時(shí)在該區(qū)域會(huì)出現(xiàn)皮帶扯斷現(xiàn)象，而傳統(tǒng)游動(dòng)車(chē)無(wú)法對(duì)破損皮帶進(jìn)行監(jiān)測(cè)而自動(dòng)調(diào)整皮帶張力。

3 自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)

（1）礦用帶式輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置主要由重力感應(yīng)裝置、激光掃描儀、PLC控制柜、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)、游動(dòng)車(chē)以及信號(hào)線(xiàn)、電纜等部分組成。如圖1所示礦用帶式輸送機(jī)自動(dòng)感應(yīng)張緊裝置結(jié)構(gòu)圖。

（2）重力感應(yīng)器主要由7個(gè)硅膠托輥、感應(yīng)彈簧、感應(yīng)器三部分組成，感應(yīng)器通過(guò)信號(hào)線(xiàn)與PLC控制柜相連接，重力感應(yīng)器安裝在上運(yùn)輸帶下方，為保證重力感應(yīng)效果明顯每隔50m安裝一個(gè)重力感應(yīng)器。

（3）游動(dòng)車(chē)主要由松帶游動(dòng)車(chē)、拉緊游動(dòng)車(chē)、儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)組成，松帶游動(dòng)車(chē)及拉緊游動(dòng)車(chē)固定在游動(dòng)車(chē)滑道上，松帶游動(dòng)車(chē)通過(guò)鋼絲繩與儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)相連接；拉緊游動(dòng)車(chē)同樣通過(guò)兩根鋼絲繩與儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)相連接；儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)主要通過(guò)其前后游動(dòng)從而達(dá)到伸縮皮帶的目的；松帶游動(dòng)車(chē)和拉緊游動(dòng)車(chē)采用負(fù)荷電纜與游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)相連接。

（4）激光掃描儀安裝在下輸送帶下方，激光掃描儀主要通過(guò)發(fā)射的紅外線(xiàn)對(duì)輸送帶表面破損情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，激光掃描儀通過(guò)信號(hào)線(xiàn)與PLC控制柜相連接。

（5）PLC控制柜由信號(hào)處理器、顯示屏組成，信號(hào)處理器主要對(duì)各裝置傳遞的信號(hào)進(jìn)行分析，然后作出下一步指令并傳遞至聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)；顯示屏可以直觀(guān)地反應(yīng)各個(gè)裝置運(yùn)行狀態(tài)。聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)及輸送機(jī)開(kāi)關(guān)分別為200A，游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)為80A,聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)與輸送機(jī)開(kāi)關(guān)、游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)通過(guò)負(fù)荷電纜相連接。

3.2 自動(dòng)張緊裝置工作原理

（1）由于DSJ80型帶式輸送機(jī)張力范圍為140～220kN，而輸送機(jī)在運(yùn)輸重力大的物料時(shí)輸送帶張力會(huì)增大，通過(guò)多次試驗(yàn)，當(dāng)輸送帶單位面積運(yùn)輸重量為200kg時(shí),輸送機(jī)皮帶張力值達(dá)到極限，即220kN，故將重力感應(yīng)器動(dòng)作值設(shè)定為150kg。

（2）當(dāng)輸送帶在運(yùn)輸大塊煤矸石且單位面積重量達(dá)到150kg時(shí)，通過(guò)皮帶壓縮感應(yīng)彈簧觸動(dòng)感應(yīng)器，感應(yīng)器會(huì)立即將感應(yīng)信號(hào)通過(guò)信號(hào)線(xiàn)傳遞至PLC控制柜。

（3）PLC控制柜接受到信號(hào)后進(jìn)行分析處理,后將松帶信號(hào)傳遞至聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收到信號(hào)后及時(shí)控制游動(dòng)車(chē)開(kāi)關(guān)并接通松帶固定游動(dòng)車(chē)。在收拉松帶鋼絲繩作用下拉緊游動(dòng)車(chē)及儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)分別向前移動(dòng)，從而達(dá)到松帶目的。

（4）隨著物料運(yùn)出皮帶后重力感應(yīng)器又恢復(fù)初始狀態(tài)，此時(shí)感應(yīng)器再次將信號(hào)傳遞至PLC控制柜,控制柜通過(guò)分析處理，將輸送帶拉緊信號(hào)傳遞至聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)通過(guò)聯(lián)鎖控制將松帶游動(dòng)車(chē)電源切斷且接通拉緊游動(dòng)車(chē)電源。

（5）拉緊游動(dòng)車(chē)接通電源后通過(guò)拉緊鋼絲繩將儲(chǔ)帶游動(dòng)車(chē)向后拉緊，當(dāng)輸送帶拉緊至設(shè)計(jì)張力時(shí),PLC控制柜及聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷拉緊游動(dòng)車(chē)電源，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拉緊目的。

（6）當(dāng)輸送帶表面磨損嚴(yán)重或皮帶接頭不嚴(yán)實(shí)時(shí),激光掃描儀及時(shí)將信號(hào)傳遞至PLC控制柜,控制柜經(jīng)過(guò)分析處理，及時(shí)將輸送機(jī)電源切斷信號(hào)傳遞至聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收到信號(hào)后及時(shí)切斷輸送機(jī)電源。

（7）激光掃描儀一般安裝在距輸送機(jī)機(jī)頭50m位置處，PLC控制柜根據(jù)輸送機(jī)帶速及掃描儀發(fā)出信號(hào)至切斷輸送機(jī)電源共計(jì)所用時(shí)間即可計(jì)算出輸送帶破損位置，并顯示在PLC顯示屏上，此時(shí)顯示屏旁邊故障信號(hào)燈閃爍，實(shí)現(xiàn)輸送帶自動(dòng)檢測(cè)目的。

4 輸送帶自動(dòng)感應(yīng)張緊裝置優(yōu)缺點(diǎn)

（1）該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造該裝置僅需2.8萬(wàn)元成本，費(fèi)用低，同時(shí)該裝置出現(xiàn)故障時(shí)操作維修簡(jiǎn)單，裝置可使用于任何礦用帶式輸送機(jī)及其它領(lǐng)域輸送機(jī)，適應(yīng)性強(qiáng)。

（2）該裝置解決了傳統(tǒng)輸送機(jī)游動(dòng)車(chē)因人工操作失誤造成輸送機(jī)斷帶、扯帶等難題，成功實(shí)現(xiàn)了輸送帶自動(dòng)張緊，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）該裝置能夠自動(dòng)檢測(cè)輸送帶，避免輸送帶磨損嚴(yán)重發(fā)生斷帶事故，降低了輸送機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中的事故率。但是該裝置在運(yùn)行過(guò)程中還存在一些問(wèn)題:①在運(yùn)輸潮濕的煤矸石時(shí)由于輸送帶附著的煤泥較多，激光掃描儀對(duì)輸送帶檢測(cè)效果差；②由于輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快，在運(yùn)輸重量大的物料時(shí)經(jīng)過(guò)重力感應(yīng)器時(shí)間短，重力感應(yīng)器不能及時(shí)作出相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作；③各個(gè)游動(dòng)車(chē)上鋼絲繩磨損嚴(yán)重,需經(jīng)常更換。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻調(diào)速?gòu)埦o裝置在輸送機(jī)工作過(guò)程中能按一定的要求自動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力，同時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償輸送帶的彈性變形和塑性變形。在28203運(yùn)輸順槽系統(tǒng)安裝使用，帶式輸送機(jī)安裝該裝置后未發(fā)生一起輸送帶扯帶、斷帶事故，每年可節(jié)約煤礦設(shè)備維修費(fèi)用、人員工資費(fèi)用35萬(wàn)元，同時(shí)該裝置有效保證了輸送機(jī)安全穩(wěn)定地運(yùn)輸物料。