煤矿带式输送机变频调速自动张紧装置的应用研究

2018-03-19李辉

山东煤炭科技 2018年9期

李辉

（西山煤电集团公司东曲煤矿，山西太原 030200）

1 概述

西山煤电东曲煤矿28203运输顺槽位于矿井南盘区东翼，巷道以西分别布置了辅运巷道、皮带巷和回风巷三条巷道。28203运输顺槽从盘区辅运巷开口施工，设计长度为260m，巷道断面宽4.8m，高3.6m，掘进期间主要以岩石层为主,夹杂的煤层厚度为1.3m。岩石层主要以细粉砂岩及炭质泥岩为主,采用爆破施工工艺，工作面安装一部型号为DSJ80/40/2×55长度为150m矿用可伸缩带式输送机并搭接盘区皮带巷输送机进行联合出煤，DSJ80/40/2×55带式输送机皮带宽度为0.8m，电机功率为55kW，运输量为400t/h，该输送机在距机头30m处位置安装一部游动车控制输送机伸缩。

28203运输顺槽在前期50m掘进时由于爆破落下的煤矸石块状大、输送机运输量大以及输送机运转周期长，致使输送机在运转期间经常出现张力不能自动调校而造成输送机皮带扯裂、断带现象。巷道在前期掘进期间因输送带张力不稳定造成断带事故6起，烧毁电机事故1起，造成直接经济损失26万元。由于传统的输送机游动车对皮带张力控制不能满足实际生产需求，东曲煤矿机电技术部门通过技术研究，设计了一套自动感应皮带张力控制装置，该装置可根据输送机运输物料的重量自动调校皮带张力，同时该装置可对皮带接头及破损皮带进行监测，避免皮带张力过大诱发扯带、断带事故发生。

2 传统游动车使用中存在的问题

（1）传统带式输送机游动车主要通过游动装置拉伸输送带储存装置，从而达到控制输送带张力的目的。但是传统的游动车采用单一开关进行远程控制，无法实现与带式输送机电机联锁控制。当开启游动车时必须先关闭输送机电源，而游动车一般安装在距机头30m位置处，在遇到紧急状况下需两人配合操作(一人关闭输送机电源、一人开启游动车电源),不仅操作工序复杂，加大劳动强度，而且操作配合不当很容易发生重大煤矿机电事故。

（2）传统带式输送机游动车需人工控制,但是输送机皮带在空载与负载时张力存在一定差异,特别是输送机在运输大块煤矸石时皮带张力会发生不规律变化，而输送机操作工很难及时发现这种张力变化，若输送机皮带长期出现不规律张力变化，最终会造成皮带韧性降低，皮带接头处张力变大扯断皮带等。

（3）输送机在运输物料时皮带会出现不同程度磨损，皮带磨损严重区域会降低其安全性能，当张力过大时在该区域会出现皮带扯断现象，而传统游动车无法对破损皮带进行监测而自动调整皮带张力。

3 自动张紧装置结构及工作原理

3.1 自动张紧装置结构

（1）矿用带式输送机自动张紧装置主要由重力感应装置、激光扫描仪、PLC控制柜、联锁开关游动车开关、游动车以及信号线、电缆等部分组成。如图1所示矿用带式输送机自动感应张紧装置结构图。

（2）重力感应器主要由7个硅胶托辊、感应弹簧、感应器三部分组成，感应器通过信号线与PLC控制柜相连接，重力感应器安装在上运输带下方，为保证重力感应效果明显每隔50m安装一个重力感应器。

（3）游动车主要由松带游动车、拉紧游动车、储带游动车组成，松带游动车及拉紧游动车固定在游动车滑道上，松带游动车通过钢丝绳与储带游动车相连接；拉紧游动车同样通过两根钢丝绳与储带游动车相连接；储带游动车主要通过其前后游动从而达到伸缩皮带的目的；松带游动车和拉紧游动车采用负荷电缆与游动车开关相连接。

（4）激光扫描仪安装在下输送带下方，激光扫描仪主要通过发射的红外线对输送带表面破损情况进行监测，激光扫描仪通过信号线与PLC控制柜相连接。

（5）PLC控制柜由信号处理器、显示屏组成，信号处理器主要对各装置传递的信号进行分析，然后作出下一步指令并传递至联锁开关；显示屏可以直观地反应各个装置运行状态。联锁开关及输送机开关分别为200A，游动车开关为80A,联锁开关与输送机开关、游动车开关通过负荷电缆相连接。

3.2 自动张紧装置工作原理

（1）由于DSJ80型带式输送机张力范围为140～220kN，而输送机在运输重力大的物料时输送带张力会增大，通过多次试验，当输送带单位面积运输重量为200kg时,输送机皮带张力值达到极限，即220kN，故将重力感应器动作值设定为150kg。

（2）当输送带在运输大块煤矸石且单位面积重量达到150kg时，通过皮带压缩感应弹簧触动感应器，感应器会立即将感应信号通过信号线传递至PLC控制柜。

（3）PLC控制柜接受到信号后进行分析处理,后将松带信号传递至联锁开关，联锁开关接收到信号后及时控制游动车开关并接通松带固定游动车。在收拉松带钢丝绳作用下拉紧游动车及储带游动车分别向前移动，从而达到松带目的。

（4）随着物料运出皮带后重力感应器又恢复初始状态，此时感应器再次将信号传递至PLC控制柜,控制柜通过分析处理，将输送带拉紧信号传递至联锁开关，联锁开关通过联锁控制将松带游动车电源切断且接通拉紧游动车电源。

（5）拉紧游动车接通电源后通过拉紧钢丝绳将储带游动车向后拉紧，当输送带拉紧至设计张力时,PLC控制柜及联锁开关自动切断拉紧游动车电源，实现自动拉紧目的。

（6）当输送带表面磨损严重或皮带接头不严实时,激光扫描仪及时将信号传递至PLC控制柜,控制柜经过分析处理，及时将输送机电源切断信号传递至联锁开关，联锁开关接收到信号后及时切断输送机电源。

（7）激光扫描仪一般安装在距输送机机头50m位置处，PLC控制柜根据输送机带速及扫描仪发出信号至切断输送机电源共计所用时间即可计算出输送带破损位置，并显示在PLC显示屏上，此时显示屏旁边故障信号灯闪烁，实现输送带自动检测目的。

4 输送带自动感应张紧装置优缺点

（1）该装置结构简单，制造该装置仅需2.8万元成本，费用低，同时该装置出现故障时操作维修简单，装置可使用于任何矿用带式输送机及其它领域输送机，适应性强。

（2）该装置解决了传统输送机游动车因人工操作失误造成输送机断带、扯带等难题，成功实现了输送带自动张紧，大大降低了劳动强度。

（3）该装置能够自动检测输送带，避免输送带磨损严重发生断带事故，降低了输送机运输过程中的事故率。但是该装置在运行过程中还存在一些问题:①在运输潮湿的煤矸石时由于输送带附着的煤泥较多，激光扫描仪对输送带检测效果差；②由于输送机运转速度较快，在运输重量大的物料时经过重力感应器时间短，重力感应器不能及时作出相应保护动作；③各个游动车上钢丝绳磨损严重,需经常更换。