帶式輸送機(jī)跑偏原因分析及糾偏措施

申建偉

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)四明山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048400）

1 概述

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)四明山煤業(yè)有限公司9103綜采工作面采用SGZ764/500 型刮板輸送機(jī)、DSJ100/100/2×200 帶式輸送機(jī)聯(lián)合運(yùn)煤，帶式輸送機(jī)安裝長度為970 m，具體技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 DSJ100/100/2×200 型帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)表

受帶式輸送機(jī)安裝工藝、管理維護(hù)水平以及輸送機(jī)自動(dòng)化水平限制，9103 綜采工作面在前400 m回采過程中共計(jì)發(fā)生8 起輸送機(jī)跑偏事故，主要包括斷帶事故3 起、電機(jī)燒毀事故1 起、撕帶事故4起（撕帶總長度為312 m），導(dǎo)致工作面停產(chǎn)6.5 d，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)124.6 萬元，嚴(yán)重制約著工作面安全高效回采。

2 帶式輸送機(jī)跑偏機(jī)理分析

通過對9103 工作面帶式輸送機(jī)跑偏位置、跑偏量、跑偏長度等參數(shù)統(tǒng)計(jì)記錄，并進(jìn)行分析，確定帶式輸送機(jī)發(fā)生跑偏原因主要有以下幾方面。

（1）輸送帶受力不均跑偏。由于9103 工作面輸送機(jī)運(yùn)輸距離長、輸送機(jī)在安裝過程中安裝質(zhì)量差以及部分托輥長期受力變形等，導(dǎo)致輸送帶在橫向、徑向產(chǎn)生作用力Fx和Fy。當(dāng)Fx＞Fx'（摩擦力）時(shí)，輸送帶向受力大的一側(cè)跑偏；而輸送帶在徑向方向產(chǎn)生的拉應(yīng)力Fy成不均勻分布趨勢時(shí)，輸送帶向拉應(yīng)力大的一側(cè)跑偏，如圖1。

（2）輸送帶接頭不合格。DSJ 型帶式輸送機(jī)內(nèi)部為鋼芯結(jié)構(gòu)，外部為阻燃橡膠材質(zhì)，9103 工作面帶式輸送機(jī)輸送帶主要采用機(jī)械對接方式，對接后在接頭處進(jìn)行冷補(bǔ)，由于在對接過程中很難保證接頭處平直性，使得接頭前后0.5 m 范圍內(nèi)輸送帶邊緣軸向長度存在偏差，在運(yùn)輸物料過程中受驅(qū)動(dòng)滾筒摩擦作用力下接頭處皮帶兩側(cè)受力不均勻，從而導(dǎo)致跑偏現(xiàn)象。

（3）輸送帶張緊不合理。9103 工作面帶式輸送機(jī)主要采用游動(dòng)車自動(dòng)張緊裝置進(jìn)行輸送帶張緊力調(diào)整，但是受輸送帶運(yùn)輸物料的重量以及輸送帶黏彈性特性影響，輸送帶張緊力調(diào)整后存在一定偏差。當(dāng)輸送帶松弛時(shí)，輸送帶與滾筒摩擦力降低，在橫向產(chǎn)生橫向震動(dòng)從而出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。

圖1 帶式輸送機(jī)受力不均跑偏示意圖

3 紅外線智能自動(dòng)調(diào)偏系統(tǒng)應(yīng)用分析

為了解決9103 工作面帶式輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象，通過技術(shù)研究決定對帶式輸送機(jī)安裝一套紅外線智能自動(dòng)調(diào)偏系統(tǒng)。

3.1 調(diào)偏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

紅外線智能自動(dòng)調(diào)偏系統(tǒng)主要由紅外線監(jiān)測系統(tǒng)和糾偏系統(tǒng)等部分組成。

（1）紅外線監(jiān)測系統(tǒng)主要由紅外線發(fā)射器、控制器兩部分組成。紅外線發(fā)射器主要分為發(fā)射端子和接收端子，該裝置安裝在H 架上且兩個(gè)端子距上皮帶間距為5 mm。紅外線發(fā)射器能夠發(fā)出連續(xù)穩(wěn)定的紅外線光帶，光帶寬度為0.3 m。

（2）糾偏系統(tǒng)主要由蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)偏托輥、位置檢測元件、PLC 控制器等組成，如圖2。蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在調(diào)偏托輥下部，通過功率為5.5 kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)偏托輥?zhàn)笥倚D(zhuǎn)。

圖2 糾偏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（3）9103 工作面帶式輸送機(jī)共計(jì)安裝4 套紅外線智能自動(dòng)調(diào)偏系統(tǒng)，安裝間距為300 m，每一套調(diào)偏系統(tǒng)中紅外線監(jiān)測系統(tǒng)安裝在糾偏系統(tǒng)后1～2.0 m 范圍內(nèi)。

3.2 工作原理

當(dāng)帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，紅外線監(jiān)測系統(tǒng)中紅外線發(fā)射器發(fā)出均勻連續(xù)的紅外線，且被接收端子完全接收，此時(shí)糾偏系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)行糾偏保護(hù)動(dòng)作；當(dāng)帶式輸送機(jī)發(fā)生跑偏時(shí)，跑偏輸送帶會(huì)擋住部分紅外光束，此時(shí)接收端子根據(jù)接收光束的寬度判斷出輸送帶跑偏位移量，并將接收的數(shù)據(jù)信號傳送至PLC 控制器，控制器接收信號后對蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整信號，糾偏系統(tǒng)作出防跑偏保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)發(fā)出警報(bào)。在調(diào)整過程中系統(tǒng)實(shí)時(shí)對輸送帶跑偏量進(jìn)行監(jiān)控，直至輸送帶穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)簡單。該裝置結(jié)構(gòu)相對簡單，在實(shí)際應(yīng)用中便于操作維護(hù)，而且該系統(tǒng)成本費(fèi)用低，可適用于采掘工作面不同型號的帶式輸送機(jī)上。

（2）自動(dòng)化水平高。該系統(tǒng)主要利用紅外線監(jiān)測輸送帶跑偏量，利用PLC 控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、指令發(fā)送等，與傳統(tǒng)糾偏托輥相比自動(dòng)化水平高，降低了輸送帶糾偏勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。

（3）應(yīng)用效果好。當(dāng)輸送帶跑偏量達(dá)5 mm 時(shí)該系統(tǒng)立即進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，動(dòng)作執(zhí)行時(shí)間為1～3 s范圍內(nèi)，可有效阻止輸送帶跑偏現(xiàn)象，起到很好的防跑偏效果。

（4）該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下幾方面：① 該系統(tǒng)中PLC 為電控元件，運(yùn)輸巷道內(nèi)設(shè)備高次諧波、噪音以及設(shè)備震動(dòng)對PLC 控制器干擾大，出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作誤執(zhí)行現(xiàn)象；② 通過實(shí)踐應(yīng)用觀察發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)對跑偏量在0.3～0.5 m 的帶式輸送機(jī)應(yīng)用效果好，當(dāng)輸送帶出現(xiàn)竄跳或跑偏量大于0.5 m 時(shí)糾偏效果較差。

4 結(jié)語

2019 年4 月21 日對9103 工作面帶式輸送機(jī)安裝4 套紅外線智能自動(dòng)調(diào)偏系統(tǒng)，截至2019 年10月通過6 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中故障率低，糾偏效果好，共計(jì)攔截34 次輸送機(jī)跑偏現(xiàn)象，跑偏控制時(shí)間在5～10 min，在此期間未發(fā)生一起因輸送機(jī)跑偏導(dǎo)致撕帶、斷帶等事故，可降低輸送機(jī)維修費(fèi)用達(dá)60 余萬元，保證了帶式輸送機(jī)安全高效運(yùn)行，取得了顯著應(yīng)用成效。