礦用帶式輸送機(jī)張緊裝置的改進(jìn)與應(yīng)用

劉 暉

（山煤集團(tuán)凌志達(dá)煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西長治 046606）

0 引言

皮帶張緊裝置在帶式輸送機(jī)運(yùn)輸過程中起著至關(guān)重要的作用[1-2]，能夠在輸送機(jī)啟動、制動、正常工作時，保證皮帶具有足夠的張力，從而使皮帶與滾輪之間能夠有足夠的摩擦力而不會出現(xiàn)打滑，同時保證皮帶在各托輪間有一定的垂度，不會出現(xiàn)皮帶過松而導(dǎo)致撤料的情況，是帶式輸送機(jī)的主要組成部分。除了上述所說的主要作用外，改進(jìn)的帶式輸送機(jī)張緊裝置在皮帶輸送機(jī)啟動和正常拉力之間能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)自動轉(zhuǎn)換，通過對皮帶張緊力的感應(yīng)，使帶式輸送機(jī)在啟動時皮帶能夠?qū)崿F(xiàn)即時張緊，以增加輸送機(jī)的啟動效率，在正常運(yùn)行時能夠根據(jù)運(yùn)行實(shí)況對皮帶拉力進(jìn)行實(shí)時調(diào)整[3-5]。

1 傳統(tǒng)游動車張緊裝置存在問題

（1）帶式輸送機(jī)傳統(tǒng)的張緊裝置主要是利用游動設(shè)備傳送儲存設(shè)備，以此來實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)皮帶的松緊，操作程序比較繁瑣，不能與輸送機(jī)電機(jī)進(jìn)行有效協(xié)調(diào)工作，在調(diào)整輸送機(jī)皮帶張緊力時需停止電機(jī)運(yùn)行。一般游動設(shè)備安裝位置距離電機(jī)頭20 m左右，離工作人員位置較遠(yuǎn)，在出現(xiàn)緊急狀況時，需要1人關(guān)閉電源，1人操作游動設(shè)備，容易造成操作錯誤，更嚴(yán)重可能還會造成安全事故。

（2）由于游動設(shè)備需要人為控制，一般會導(dǎo)致皮帶在空載和滿載時張緊力較小，在正常運(yùn)作過程中，常常出現(xiàn)大塊煤矸石掉落，會造成皮帶張緊力的極速磨損，這些情況一般工作人員很難發(fā)現(xiàn)，這就造成皮帶在長時間張緊力緊松交替的狀態(tài)下被拉斷。

圖1 皮帶輸送機(jī)自動感應(yīng)張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

（3）皮帶在長時間工作后會出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，在皮帶運(yùn)輸大量矸石或張緊力過緊時，很容易發(fā)生皮帶拉斷的情況[6]。

2 帶式輸送機(jī)張緊裝置改進(jìn)

2.1 輸送機(jī)自動張緊裝置結(jié)構(gòu)

輸送機(jī)自動張緊裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。該張緊裝置主要由以下設(shè)備組成：激光掃描儀、控制游動車的饋電開關(guān)、重力感應(yīng)裝置、聯(lián)鎖開關(guān)、PLC控制柜、電纜等。

（1）感應(yīng)彈簧、感應(yīng)器以及7個托輥組成重力感應(yīng)器。通過在皮帶上方每隔50 m安裝1個重力感應(yīng)器來對皮帶張緊力進(jìn)行監(jiān)控，然后再通過信號線將結(jié)果傳到PLC控制柜。

（2）儲帶游動車、松帶游動車、拉緊游動車3部分共同組成游動車部分。3個游動車通過鋼絲繩進(jìn)行連接，并且通過電纜與游動車開關(guān)相連。其中松帶游動車與拉緊游動車放置在巷道軌道上，通過拉動儲帶游動車來對皮帶的張緊力進(jìn)行調(diào)控。

（3）通過在皮帶下方安裝激光掃描儀發(fā)射的紅外線，可以對內(nèi)部鋼絲繩以及皮帶表面進(jìn)行監(jiān)控，激光掃描儀可以捕捉鋼絲繩及皮帶表面是否發(fā)生斷裂，并把監(jiān)測結(jié)果通過信號線傳輸?shù)絇LC控制柜。

（4）PLC控制柜上的信號處理器將從各設(shè)備上收到的信號做統(tǒng)一處理，并將處理結(jié)果包括各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)傳輸?shù)斤@示屏上進(jìn)行實(shí)時顯示，方便工作人員觀察及處理，工作人員處理的結(jié)果會再次通過信號處理器反饋到各設(shè)備上進(jìn)行執(zhí)行。

（5）根據(jù)饋電開關(guān)的負(fù)荷不同，各開關(guān)選擇電流大小的饋電開關(guān)不同。游動車開關(guān)選擇80 A的饋電開關(guān)，輸送機(jī)及連鎖開關(guān)選擇200 A的饋電開關(guān)，每個饋電開關(guān)通過20 mm2的電纜進(jìn)行相連。

2.2 自動輸送機(jī)張緊裝置應(yīng)用

（1）根據(jù)查閱輸送機(jī)皮帶說明書可知，皮帶張緊力的承載范圍一般為150～300 kN。通過實(shí)際測試可知[7-8]，當(dāng)皮帶上堆積大量煤矸石時，皮帶的張緊力會變大；當(dāng)皮帶拉緊力達(dá)到300 kN時，皮帶拉緊力達(dá)到了極限，很容易發(fā)生斷裂。因此為了安全，預(yù)留一定的拉緊力空間，可將重力感應(yīng)裝置的上限設(shè)置為280 kN。

（2）當(dāng)皮帶上堆滿煤矸石導(dǎo)致皮帶拉緊力達(dá)到280 kN時，重力感應(yīng)器會發(fā)出信號，信號通過信號線傳輸?shù)絇LC控制柜，工作人員針對控制柜顯示屏顯示的結(jié)果，對問題進(jìn)行及時處理，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（3）PLC控制柜接收到各設(shè)備傳輸?shù)男盘柡筮M(jìn)行處理并分析，針對分析處理后得到的松動信號，控制柜會將其傳輸?shù)竭B鎖開關(guān)，連鎖開關(guān)收到信號后會命令游動車饋電開關(guān)及時接通松帶游動車，通過松帶游動車同時帶動儲帶游動車和拉緊游動車向前移動，以此來達(dá)到松帶的效果。

（4）當(dāng)皮帶上較重的承載部分運(yùn)出了測量范圍后，皮帶會再次變松。為了不出現(xiàn)皮帶打滑現(xiàn)象，必須對皮帶進(jìn)行再次拉緊，此時重力感應(yīng)系統(tǒng)會回到初始數(shù)據(jù)，并及時對控制柜進(jìn)行信號傳遞?？刂乒袷盏叫盘柡笤俅蝹鬏斃o信號對游動車聯(lián)鎖開關(guān)進(jìn)行命令，聯(lián)鎖開關(guān)收到指令后會做出切斷松帶游動車饋電開關(guān)并及時接通拉緊游動車饋電開關(guān)，以此來拉緊皮帶。

（5）當(dāng)皮帶拉緊到設(shè)置的張緊力時，重力感應(yīng)裝置會再次發(fā)送信號到控制柜，控制柜通過命令聯(lián)鎖開關(guān)來切斷拉緊游動車電源。

（6）激光掃描儀實(shí)時對皮帶表面及內(nèi)部鋼絲繩進(jìn)行檢測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)皮帶表面磨損或鋼絲繩發(fā)生嚴(yán)重?cái)嗔褧r，會傳輸信號到控制柜，控制柜經(jīng)過分析處理后將指令傳輸信號至聯(lián)鎖開關(guān)，聯(lián)鎖開關(guān)在收到指令后會做出及時切斷輸送機(jī)電源的動作，這樣就可以避免發(fā)生皮帶及鋼絲繩在工作過程中發(fā)生斷裂事故。

（7）為了能夠確定皮帶磨損或鋼絲繩發(fā)生破損的具體位置，通常將激光掃描儀安裝在距離機(jī)頭40 m處，這樣控制柜可以通過皮帶當(dāng)時的運(yùn)行速度以及激光掃描儀接受信號至控制柜傳輸指令和輸送機(jī)的時間來對破損的位置進(jìn)行計(jì)算，同時將計(jì)算結(jié)果顯示到屏幕上，方便工作人員進(jìn)行快速處理。

3 帶式輸送機(jī)自動張緊裝置優(yōu)缺點(diǎn)

（1）帶式輸送機(jī)自動張緊裝置由于設(shè)計(jì)成本低且方便安裝拆卸，可以在任何工作面或是其他相關(guān)領(lǐng)域的皮帶上使用。

（2）利用該自動張緊裝置，可以實(shí)時對輸送機(jī)皮帶的張緊力進(jìn)行監(jiān)控；可以及時根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行張緊力調(diào)整以及報(bào)警作業(yè)，保證了皮帶安全高效地運(yùn)行。

（3）該裝置能夠精準(zhǔn)有效地解決皮帶磨損及鋼絲繩破損的預(yù)警工作，有效防止了皮帶及鋼絲繩斷裂事故的發(fā)生，且方便現(xiàn)場工作人員進(jìn)行及時地修理工作。

（4）雖然該裝置監(jiān)測精確度較高，但也存在許多問題。首先，一般井下工作面處于潮濕狀態(tài)，導(dǎo)致皮帶在運(yùn)輸完成后上面會存留大量的煤泥，嚴(yán)重影響了激光掃描儀的工作效果，不能對皮帶表面進(jìn)行有效地監(jiān)控和預(yù)警；其次，一般工作面為提高運(yùn)輸效率，皮帶的運(yùn)行速度很大，導(dǎo)致當(dāng)出現(xiàn)煤矸石過重時，重力感應(yīng)系統(tǒng)感應(yīng)的時間較短，頻繁出現(xiàn)系統(tǒng)不能及時做出處理的情況，這就導(dǎo)致皮帶在頻繁的超載運(yùn)行下，發(fā)生嚴(yán)重磨損，減少使用壽命；最后，由于該系統(tǒng)游車較多，頻繁調(diào)動3種游車的運(yùn)行，導(dǎo)致游車彼此之間的鋼絲繩容易發(fā)生纏繞及摩擦，影響工作效率。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的皮帶輸送機(jī)自動張緊裝置改變了傳統(tǒng)游動車張緊裝置的低效及不安全性，實(shí)現(xiàn)了皮帶輸送機(jī)張緊力調(diào)整的自動化，延長了皮帶及鋼絲繩的使用壽命，提高了生產(chǎn)運(yùn)輸效率及安全性，對煤礦安全高效生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。