礦用帶式輸送機(jī)防跑偏裝置應(yīng)用分析

陳亮亮

（霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司，山西 忻州 035100）

引言

井下皮帶跑偏是常出現(xiàn)的故障之一。在井下輸送機(jī)上安裝的在線檢測(cè)裝置對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏具有重要意義，即通過檢測(cè)裝置測(cè)量托輥與皮帶邊緣的距離來判斷皮帶跑偏。對(duì)皮帶跑偏的測(cè)量分為接觸式與非接觸式兩種。隨著先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，通過對(duì)皮帶安裝的角度傳感器進(jìn)行判斷來確保皮帶的跑偏，能夠?qū)ζУ膶?shí)際運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，從而判斷皮帶跑偏。

1 晉北煤礦103 工作面概述

霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司103 工作面位于一采區(qū)，東北部與一采區(qū)回風(fēng)、皮帶、軌道巷相鄰；東南部與井田邊界相鄰；工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為622 m，傾向長(zhǎng)度為180 m，工作面回采煤層為5上號(hào)煤層，煤層厚度為3.3～6.9 m，平均厚度為5.1 m，截至目前工作面已回采150 m。

在103 工作面回采期間，主要采用DSJ120/200/2×220 帶式輸送機(jī)進(jìn)行煤矸運(yùn)輸，該輸送機(jī)帶寬為1.2 m，帶速為3.5 m/s，運(yùn)量為200 t/h，電機(jī)功率為220 kW，由于103 工作面采用機(jī)械化回采工藝，回采煤量大且原煤中夾雜矸石，導(dǎo)致工作面回采前期帶式輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障，其中輸送機(jī)跑偏故障是主要故障之一，根據(jù)晉北礦機(jī)電科統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，103 工作面在回采前期共計(jì)發(fā)生7 次跑偏故障，導(dǎo)致輸送機(jī)電機(jī)燒毀1 臺(tái)，撕帶4 次，共計(jì)造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)76萬元，嚴(yán)重制約著工作面安全高效回采[1-2]。

2 帶式輸送機(jī)工作原理及跑偏分析

2.1 工作原理

帶式輸送機(jī)主要通過摩擦驅(qū)動(dòng)對(duì)皮帶上的不同物料進(jìn)行運(yùn)輸，驅(qū)動(dòng)滾筒主要通過皮帶的摩擦力帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)，因此皮帶是輸送機(jī)傳動(dòng)部分最重要的部件。輸送機(jī)上的膠帶一直以無限循環(huán)的方式運(yùn)行，皮帶的閉合運(yùn)動(dòng)過程形成閉合空間。閉合空間對(duì)輸送機(jī)的中心性具有較高的要求，皮帶的上下面運(yùn)行速度須保持一致切平行。皮帶在寬度方向的偏移量不得大于皮帶度的5%，皮帶在寬度方向的偏移量小于皮帶度的5%，這屬于皮帶正常偏移，皮帶在寬度方向的偏移量大于皮帶度的5%，這種情況判斷為偏移皮帶跑偏。

2.2 跑偏原因

1）皮帶架安裝不當(dāng)：帶式輸送機(jī)在安裝時(shí)若皮帶架不能按照標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行安裝，皮帶架在長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷的狀態(tài)下內(nèi)部組織會(huì)出現(xiàn)變形及老化，風(fēng)吹日曬會(huì)降低皮帶架的鋼結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致皮帶運(yùn)行時(shí)發(fā)生跑偏。

2）托輥架以及托輥不正：由于廠家生產(chǎn)的托輥質(zhì)量不一，當(dāng)一組托輥質(zhì)量有問題或托輥安裝不正時(shí)，通常不會(huì)發(fā)生跑偏，若多組托輥質(zhì)量有問題或托輥安裝不正時(shí)，皮帶通常會(huì)發(fā)生跑偏。

3）包膠滾筒：第一，滾筒外表面在生產(chǎn)時(shí)由于存在誤差導(dǎo)致皮帶發(fā)生跑偏；第二，皮帶與滾筒在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)兩者間的接觸面積不同時(shí)產(chǎn)生的摩擦力也不同，皮帶由于受力不均勻也會(huì)在運(yùn)行時(shí)發(fā)生跑偏；第三，由于皮帶運(yùn)送的物料濕度較大，潮濕的物料會(huì)與滾筒發(fā)生粘連導(dǎo)致皮帶發(fā)生跑偏。

4）皮帶制造工藝差：皮帶在生產(chǎn)時(shí)，由于材料存在一些質(zhì)量問題，導(dǎo)致皮帶在運(yùn)行時(shí)受力不均，而皮帶在不同張緊力的作用下兩側(cè)受力不對(duì)稱就會(huì)發(fā)生跑偏。

3 防跑偏裝置的設(shè)計(jì)分析

為了進(jìn)一步提高103 工作面帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，降低輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象，晉北煤礦對(duì)帶式輸送機(jī)安裝了一套防跑偏裝置。

3.1 防跑偏裝置設(shè)計(jì)原理

1）103 工作面帶式輸送機(jī)安裝的防跑偏裝置如圖1 所示，主要是采用跑偏量檢測(cè)裝置對(duì)運(yùn)行的輸送機(jī)皮帶的橫向位置進(jìn)行檢測(cè)與收集，并將這些數(shù)據(jù)送入控制器，控制器經(jīng)過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算出的控制量輸入到驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)發(fā)生以一定的速度產(chǎn)生角位移，再通過蝸桿傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)送轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，最終托輥架在蝸桿的作用下使調(diào)心托輥產(chǎn)生角位移，將皮帶恢復(fù)到正常位置。

圖1 103 工作面帶式輸送機(jī)防跑偏裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2）該裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)心托輥的偏移角度來判斷皮帶是否處于跑偏狀態(tài)，也能精準(zhǔn)地判斷皮帶的跑偏量。當(dāng)調(diào)心托輥的偏移角度較小時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)皮帶屬于輕微跑偏狀態(tài)，調(diào)心托輥能夠?qū)ζ芷F(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)調(diào)心托輥的偏移角度超過裝置的默認(rèn)值后且繼續(xù)增大時(shí)，系統(tǒng)判斷出皮帶處于跑偏嚴(yán)重且不可調(diào)整狀，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提醒工作人員檢查，與此同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)對(duì)前后調(diào)偏托棍的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，若出現(xiàn)相同的結(jié)果，則判定皮帶屬于嚴(yán)重跑偏狀態(tài)，立即自動(dòng)停機(jī)，防止皮帶跑偏事故擴(kuò)大。

3.2 防跑偏裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：103 工作面帶式輸送機(jī)安裝方跑偏裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，整套裝置成本費(fèi)用為0.44萬元，成本費(fèi)用低且便于維護(hù)。

2）自動(dòng)化水平高：與傳統(tǒng)防跑偏托輥相比，該裝置主要通過對(duì)調(diào)調(diào)心托輥偏移量判斷輸送機(jī)是否發(fā)生偏移，并立即執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，該裝置動(dòng)作靈敏可靠，防跑偏精度高，自動(dòng)化水平高，解決了傳統(tǒng)防跑偏托輥應(yīng)用效果差、故障率等技術(shù)難題。

3）防跑偏效果好：該裝置對(duì)輸送帶小偏移進(jìn)行判斷是否為跑偏動(dòng)作，并及時(shí)進(jìn)行防跑偏保護(hù)，通過在103 工作面帶式輸送機(jī)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該裝置保護(hù)動(dòng)作執(zhí)行時(shí)間小于3 s，輸送機(jī)跑偏量控制0.3 m范圍內(nèi)，防跑偏效果好[3-5]。

4 結(jié)語

截止2019 年2 月103 工作面已回采結(jié)束，對(duì)工作面帶式輸送機(jī)安裝防跑偏裝置后，通過4 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來看，該裝置防跑偏效果好，輸送機(jī)安裝該裝置后工作面在后期回采過程中共計(jì)阻止12 次輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象，且未發(fā)生一起因輸送機(jī)跑偏導(dǎo)致輸送機(jī)電機(jī)燒毀、斷帶等事故，全年可節(jié)約維修成本達(dá)40 余萬元，有效保證了103 工作面帶式輸送機(jī)安全高效運(yùn)行，取得了顯著應(yīng)用成效。