煤礦帶式輸送機(jī)的改進(jìn)優(yōu)化分析

張澤瀟

（大同煤礦集團(tuán)忻州窯礦機(jī)電科， 山西 大同 037021）

引言

帶式輸送機(jī)運(yùn)輸距離長、運(yùn)送量大、方便安全，是煤礦行業(yè)運(yùn)輸系統(tǒng)中的重要設(shè)備。與國外相比較，國內(nèi)普遍的礦用帶式輸送機(jī)還包括固定高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)、可伸縮的帶式輸送機(jī)、大傾角上下運(yùn)輸送機(jī)、水平拐彎輸送機(jī)、下運(yùn)輸送機(jī)、垂直提升輸送機(jī)與管狀式帶式輸送機(jī)。這些輸送機(jī)功能各不相同，可以滿足多種不同的煤礦運(yùn)輸環(huán)境。

1 煤礦帶式輸送機(jī)使用時(shí)存在的主要問題

1.1 滾筒損壞

帶式輸送機(jī)在輸送煤炭時(shí)，滾筒是用來支持傳送帶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)傳遞的重要部分，由輸送帶與托輥摩擦來驅(qū)動(dòng)，滾筒配合傳動(dòng)降低工作阻力與功率損耗，延長輸送距離。帶式輸送機(jī)依靠滾筒傳動(dòng)正常工作，所以如果滾筒損壞輸送機(jī)就會(huì)停止工作。焊接處開裂、兩邊開裂、外層的硫化包膠脫落都是滾筒最普遍的故障。

1.2 托輥損壞

托輥是支撐輸送帶輸送煤炭的關(guān)鍵，可確保傳送帶的平穩(wěn)運(yùn)行工作狀態(tài)，如果托輥出現(xiàn)問題會(huì)使得皮帶出現(xiàn)撕裂甚至斷裂等情況。而托輥損壞的原因較簡單，大部分托輥損壞是因?yàn)橥休伒男吞?hào)不合適，使得軸承壽命到期而發(fā)生損壞。

1.3 皮帶跑偏

皮帶跑偏是運(yùn)輸機(jī)工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的問題，例如在安裝皮帶時(shí)，裝皮帶的區(qū)域不準(zhǔn)確；選取皮帶的質(zhì)量不合格，安裝口處發(fā)生了變形；皮帶輸送的距離過長，機(jī)器運(yùn)行的巷道凹凸不平整，清潔設(shè)備失效或持續(xù)工作負(fù)荷量大等都是造成輸送帶跑偏的普遍原因。另外，現(xiàn)代帶式輸送機(jī)在故障監(jiān)測方面也較差，信號(hào)檢測與測量設(shè)備都是關(guān)鍵的監(jiān)測對象，但如今大部分的煤礦企業(yè)都不重視此方面的監(jiān)測工作，使得信號(hào)處理、控制單元與執(zhí)行設(shè)備出現(xiàn)問題，出現(xiàn)誤判、漏判情況。因此在后續(xù)的工作中，煤礦企業(yè)應(yīng)合理地監(jiān)測系統(tǒng)，起到及時(shí)上報(bào)并及時(shí)維修的作用[1]。

1.4 輸送帶斷裂

輸送機(jī)在使用過程中，輸送帶作為運(yùn)輸?shù)闹饕橘|(zhì)，保證輸送帶運(yùn)輸?shù)陌踩?，對于提升輸送機(jī)運(yùn)輸效果有著非常重要的作用，但是從當(dāng)前輸送帶實(shí)際使用情況來看，出現(xiàn)輸送帶斷裂的事故時(shí)有發(fā)生。導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)斷裂的主要原因有：輸送帶老化、輸送帶工作時(shí)間過長，同時(shí)，由于輸送帶在使用過程中遭受到外界較大的重物沖擊，也會(huì)導(dǎo)致輸送帶瞬間斷裂。

2 提升煤礦帶式輸送機(jī)使用時(shí)效性的措施

2.1 啟動(dòng)控制裝置的改進(jìn)

隨著煤礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)增大，帶式輸送機(jī)的承重能力逐步提高。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)時(shí)對皮帶與滾筒有較大的沖擊力，容易發(fā)生故障，這使得在改進(jìn)控制設(shè)備時(shí)應(yīng)注重簡單、自動(dòng)化、維護(hù)方便。在舊有的發(fā)動(dòng)控制系統(tǒng)中增加PLC系統(tǒng)控制器來滿足多種工作環(huán)境下的要求，避免滾筒與輸送帶出現(xiàn)故障。

2.2 托輥的技術(shù)改進(jìn)

托輥在輸送時(shí)起支撐、輸送皮帶滾動(dòng)的作用，皮帶持續(xù)與托輥摩擦容易發(fā)生火災(zāi)或皮帶跑偏斷裂等情況，所以改進(jìn)托輥可以延長帶式輸送機(jī)的使用時(shí)間，增加其安全性與可靠性。帶立輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)心托輥結(jié)構(gòu)有立輥、槽型托輥與旋轉(zhuǎn)支架等，如果跑偏的傳送帶經(jīng)過此設(shè)備，其會(huì)通過立輥與輸送帶的摩擦力把跑偏的傳送帶調(diào)整回中心位置，以此來達(dá)到自動(dòng)防止跑偏的作用。帶螺旋溝槽自動(dòng)調(diào)心托輥的上帶有螺旋溝槽，當(dāng)輸送帶經(jīng)過螺旋溝槽時(shí)，會(huì)有垂直輸送帶前進(jìn)方向的推力，此推力也可以調(diào)整跑偏的傳送帶。防跑偏螺旋托輥的結(jié)構(gòu)為槽型托輥組與支架等。槽型托輥包括兩個(gè)螺旋托輥與一個(gè)圓柱托輥，螺旋托輥是在輥皮上組裝螺旋而成。此托輥在工作時(shí)，傳送帶會(huì)自動(dòng)調(diào)整位于支架中心，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)心[2-3]。

2.3 輸送帶斷裂的預(yù)防

針對當(dāng)前輸送帶出現(xiàn)的問題，在實(shí)際工作中，應(yīng)當(dāng)做好對輸送帶斷裂的預(yù)防。在具體操控時(shí)，除了按照輸送帶使用說明嚴(yán)格做好輸送帶的保養(yǎng)之外。還可以選擇使用“F-L”測量法，該方法可以實(shí)現(xiàn)對輸送帶斷裂的有效監(jiān)測，該原理是鋼繩芯的形變與其內(nèi)部張力有著直接的關(guān)系，如圖1所示，圖中F為拉伸載荷力；L為接頭區(qū)長度；F'為破斷載荷力；Δmax為最大允許變形量。從圖1可看出，在不同的張力作用下，輸送帶有著不同的長度，如果在同等張力作用下，輸送帶的長度變長，則表明輸送帶整體的耐受力已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的下降。技術(shù)人員可根據(jù)每個(gè)輸送帶自身的特性，精準(zhǔn)掌握其出現(xiàn)的長度變化，如果大于了長度的極限值，則表明輸送帶需及時(shí)進(jìn)行更換。

圖1 鋼繩芯“F-L”測量曲線

2.4 新型電控設(shè)備的使用

如今在國內(nèi)新型帶式輸送機(jī)的使用中，電控設(shè)備是關(guān)鍵的一部分，包括速度傳感器、溫度傳感器等，使用傳感器可以避免因溫度或速度太高而出現(xiàn)的故障。在電控方面，變頻器系統(tǒng)是電控設(shè)備的中心，普遍是在機(jī)頭和機(jī)尾分別放3臺(tái)變頻器，如此來更好地控制所有環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)狀態(tài)、平衡功率與速度等操作。

2.5 帶式輸送機(jī)的智能化自動(dòng)監(jiān)測

如果發(fā)生膠帶跑偏故障時(shí)，可以在輸送機(jī)易跑偏的位置放置防跑偏機(jī)器，利用開關(guān)來自動(dòng)傳輸跑偏信號(hào)，如此實(shí)現(xiàn)及時(shí)精確的控制。在帶式輸送機(jī)時(shí)中經(jīng)常發(fā)生膠帶損傷情況，膠帶損傷對機(jī)器正常工作產(chǎn)生的影響最大，普遍判斷膠帶是否損壞時(shí)會(huì)使用光學(xué)傳感器來進(jìn)行監(jiān)測，傳感器監(jiān)測用來檢測或預(yù)防膠帶打滑。輸送帶運(yùn)行速度和運(yùn)行時(shí)間見圖2所示。如果在正常運(yùn)行情況下，輸送帶的運(yùn)行時(shí)間和速度是相對穩(wěn)定的，但是在輸送帶打滑情況下，其速度和時(shí)間曲線會(huì)出現(xiàn)較大的變化，在這種情況下，可通過監(jiān)測的方式，實(shí)現(xiàn)對輸送帶是否出現(xiàn)打滑進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)速度和時(shí)間圖像，精準(zhǔn)掌握輸送帶運(yùn)行變化情況，從而采取針對性的措施，做好對打滑情況的有效預(yù)防。

圖2 輸送帶運(yùn)行過程速度變化曲線

3 結(jié)語

隨著智能化技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)煤礦帶式輸送機(jī)向自動(dòng)化、大型化方向發(fā)展，同時(shí)由于煤礦企業(yè)對綜采機(jī)器及配套的要求，帶式輸送機(jī)的功能也更加豐富。國內(nèi)煤礦機(jī)械生產(chǎn)應(yīng)主動(dòng)借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，提升國內(nèi)煤礦帶式輸送機(jī)器的性能與工作效率。