采掘工作面刮板輸送機(jī)自動張緊裝置控制系統(tǒng)研究

黃智軍

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司曙光煤礦， 山西 孝義 032300）

引言

現(xiàn)階段煤炭開采以及巷道掘進(jìn)等基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，刮板輸送機(jī)是煤矸石等物料運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，受到運(yùn)輸載荷狀態(tài)差異影響，刮板鏈條在不同時(shí)期受到的張緊力存在一定差異，從而導(dǎo)致刮板輸送機(jī)鏈條松緊程度存在變化[1-3]。當(dāng)刮板鏈條張緊力較高時(shí)會導(dǎo)致磨損增加，而鏈條較松時(shí)則存在容易堆鏈問題。采用刮板鏈自動張緊裝置可將刮板鏈張緊力控制在一定范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)高效運(yùn)行[4-6]。為此，依據(jù)采掘作業(yè)面刮板鏈?zhǔn)芰r特征，并結(jié)合刮板輸送機(jī)張緊裝置使用工況及安裝位置，設(shè)計(jì)自動張緊裝置控制系統(tǒng)，以便提高刮板輸送機(jī)運(yùn)行效率。

1 刮板輸送機(jī)張緊裝置結(jié)構(gòu)

具體在礦井采掘作業(yè)面刮板輸送機(jī)上布置的張緊裝置結(jié)構(gòu)見圖1 所示，在刮板鏈下側(cè)鏈條上下端位置分別布置傳感器對刮板鏈張力進(jìn)行測定。當(dāng)刮板鏈運(yùn)輸物料變化（載荷出現(xiàn)變化）時(shí)，刮板鏈?zhǔn)芰霈F(xiàn)變化，從而導(dǎo)致刮板輸送機(jī)下側(cè)刮板鏈條出現(xiàn)松緊變化，刮板鏈與刮板輸送機(jī)上下兩端傳感器間距離會出現(xiàn)變化；當(dāng)刮板鏈與傳感器間測定距離進(jìn)行實(shí)時(shí)測定并將測量結(jié)果傳輸給PLC，PLC 對比測量值與設(shè)定值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳感器與刮板鏈間距離較大時(shí)PLC 會向液壓系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓系統(tǒng)工作并帶動機(jī)尾鏈輪運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)刮板鏈張力調(diào)整[7-9]。

圖1 刮板輸送機(jī)張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2 自動張緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行原理

在液壓自動張緊控制系統(tǒng)中輸入信號為傳感器獲取到的開關(guān)量值，輸出型號為液壓系統(tǒng)電磁閥開關(guān)量值，通過液壓系統(tǒng)動作實(shí)現(xiàn)張緊力調(diào)節(jié)。具體液壓張緊控制系統(tǒng)工作流程見圖2。

圖2 張緊控制流程示意圖

液壓自動張緊控制系統(tǒng)工作原理就是刮板輸送機(jī)負(fù)載量變化會導(dǎo)致刮板鏈與兩端傳感器間間距變化，通過測量刮板鏈與傳感器間間距即可掌握刮板鏈張緊力變化情況。刮板輸送機(jī)機(jī)頭鏈輪位置是保持不變的，因此可通過調(diào)整機(jī)尾鏈輪位置來對刮板鏈張緊力進(jìn)行調(diào)整，具體在機(jī)尾鏈輪處布置液壓缸。

自動張緊控制系統(tǒng)需要完成的功能為：液壓張緊控制系統(tǒng)隨著刮板輸送機(jī)啟動而啟動，在刮板輸送機(jī)兩端布置的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測下側(cè)刮板鏈位置；PLC 會根據(jù)傳感器監(jiān)測結(jié)果動態(tài)比對鏈條與傳感器間測定距離與設(shè)定值，當(dāng)距離超過允許值后會向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出信號控制電磁換向閥動作，從而實(shí)現(xiàn)刮板鏈張緊力動態(tài)調(diào)整。當(dāng)刮板輸送機(jī)載荷較小時(shí)，則液壓自動張緊系統(tǒng)不動作。由于刮板鏈?zhǔn)情g隔布置的，傳感器獲取到的距離信號為脈沖式，為避免頻繁張緊裝置頻繁動作，在控制系統(tǒng)上使用延時(shí)控制功能，給調(diào)節(jié)裝置施加一定的延時(shí)時(shí)間，當(dāng)此時(shí)間內(nèi)傳感器與刮板輸送機(jī)間距離在允許值內(nèi)時(shí)液壓張緊裝置不動作。

2.2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于刮板鏈為金屬材料，因此選擇使用的傳感器應(yīng)對金屬材料敏感。在分析眾多接近式傳感器檢測原理以及功能基礎(chǔ)上，最終確定傳感器類型為電感式接近傳感器。將傳感器布置在機(jī)頭鏈輪下側(cè)鏈條兩端，兩個傳感器共同對鏈輪距離進(jìn)行動態(tài)測定。

在自動張緊控制系統(tǒng)中選擇的單片機(jī)型號為89C51，將調(diào)節(jié)裝置布置在液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中采用三位四通換向閥，具體控制系統(tǒng)電路見圖3 所示。

圖3 控制系統(tǒng)電路圖

圖3中左側(cè)、中間以及右側(cè)分別為檢測部分、控制部分以及執(zhí)行部分。檢測部分由兩個傳感器、兩個繼電器（J3、J4）構(gòu)成，上傳感器與繼電器J3 串聯(lián)、下傳感器與繼電器J4 串聯(lián)，通過測定傳感器與刮板鏈間距離來實(shí)現(xiàn)刮板鏈張緊力檢測；繼電器吸合后傳感器會向PLC 發(fā)出檢測信號；中間控制部分PLC 會對傳感器檢測信號進(jìn)行分析并向右側(cè)執(zhí)行部分發(fā)出控制指令，執(zhí)行部分中的三位四通換向閥通過相應(yīng)管路連接實(shí)現(xiàn)液壓油缸動作調(diào)整。

具體控制過程為：當(dāng)刮板鏈條經(jīng)過傳感器時(shí)，傳感器會自動采集與刮板鏈條間距離；當(dāng)刮板輸送機(jī)載荷過大時(shí)則刮板鏈過緊，此時(shí)刮板鏈靠近上側(cè)傳感器，上側(cè)傳感器會產(chǎn)生信號，J3 繼電器通電、J3 常開觸點(diǎn)吸合，單片機(jī)P3.2 輸入端口會有低電平發(fā)生并將信號傳輸給內(nèi)部控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，信號經(jīng)過處理后會通過P1.0 輸出端口發(fā)送給調(diào)節(jié)電路，信號經(jīng)過一些列處理后繼電器J1 通電，常開點(diǎn)J1 吸合，驅(qū)動元件連接相關(guān)通路后驅(qū)動液壓油缸活塞縮回，從而降低刮板鏈張緊程度。當(dāng)刮板鏈過松時(shí)，下部傳感器會發(fā)出信號，J4 繼電器通電同時(shí)常開點(diǎn)J4 閉合，后續(xù)單片機(jī)處理過程與上述情況類似，最后液壓油缸活塞伸出，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)尾鏈輪后移，增加刮板鏈張緊力。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制程序是實(shí)現(xiàn)自動張緊裝置運(yùn)行的基礎(chǔ)，控制程序應(yīng)簡單且便于維護(hù)，以便提高張緊裝置運(yùn)行可靠性，具體主要控制程序運(yùn)行流程見圖4 所示。

圖4 主要控制程序運(yùn)行流程

3 結(jié)語

采用的自動張緊裝置通過電感式傳感器對刮板鏈條與傳感器間距離進(jìn)行動態(tài)測定，并依據(jù)距離變化判定刮板鏈張緊力變化；傳感器測定值通過PLC分析，當(dāng)判定需要提高刮板鏈張緊力時(shí)即PLC 即發(fā)出指令，三位四通電磁閥通過接通相關(guān)液壓管路實(shí)現(xiàn)液壓油缸動作，從而完成刮板鏈張力的自動調(diào)整。