断链掉链保护装置在煤矿刮板输送机中的应用

2018-07-06崔文亮

机械管理开发 2018年6期

崔文亮

（阳煤集团平定裕泰煤业有限公司，山西平定 045200）

引言

刮板输送机是一种以挠性体为牵引链的连续运输机械，其广泛应用于煤矿综采和掘进工作面煤炭及矸石运输。刮板输送机主要由机头部、刮板链、溜槽、机尾部和其他附件组成。刮板输送机的牵引机构是经机头和机尾链轮循环运动的刮板链，承载机构为溜槽。刮板输送机在运输过程中经常会遇到断链和掉链故障，根据有关煤炭生产企业统计，断链和掉链故障占到刮板输送机机械故障的40%以上，若不能将上述故障及时发现和排除，则会导致刮板链卡死，严重时损毁设备，直接影响到工作面的正常生产运输[1]。

1 刮板链断链和掉链原因分析

1.1 断链原因分析

1）链环锈蚀强度降低。煤矿井下有各种矿用废水，井下废水与废机油、乳化液及煤泥等结合后，水中的硫酸根等离子含量会高于正常水中的含量，导致矿井废水腐蚀性相对较高，对刮板机的腐蚀作用也更强，长时间使用的刮板机链环会产生生锈及脱皮等现象，进而导致链环强度降低，引发断链故障的发生。

2）强力断链。当链环所受到的冲击载荷超过其强度极限时会发生脆性断裂，这种断链形式多是突发性的，而链环焊接处通常是断链易发部位。

3）动载荷及疲劳损坏。刮板机刮板及链环在运行过程中会受到煤矸石下落时产生的冲击动载荷作用，可能造成刮板弯曲或者矸石卡在输送机内等现象，刮板机受到动载荷的作用，会导致链环瞬时受力过大，从而造成断链事故。而刮板链在运行中速度及加速度都会发生周期性的变化，从而发生疲劳损坏，周而复始，强度降低后会最终导致断链的发生。

1.2 掉链原因分析

1）链环安装节数不同。刮板机在日常运行维护期间，若在刮板机两侧安装节数不同的链环，如一侧安装七节链环而另一侧安装五节链环，导致链环两侧受力不均，从而出现掉链现象。

2）链环入槽失误。刮板机正常运行中，链环运转过来后准确进入链轮槽中，若刮板机机头的链轮发生磨损，则会导致链环无法准确入槽，从而造成两侧的刮板链不平行。物料若卡在溜槽中，链环则无法在溜槽内运行，最终引发掉链故障。

3）刮板机溜槽两侧的链环松紧程度不同，也会导致掉链故障发生。造成此类故障的原因主要有：刮板链在安装后，溜槽两侧的链环存在制作精度误差，造成两侧链条长度不一。刮板机在运行过程中，长期存在链条两侧负载不均，造成两侧的磨损不一样，最终导致掉链故障。

2 旧式刮板机断链掉链保护装置弊端

现阶段对于断链掉链保护装置有多种形式，较为常见的方法有：在刮板机上方安装触发装置接触刮板机的刮板和链环，通过对相关运行信号进行采集与分析，而对故障进行报警。该类保护设备存在的弊端主要有：保护装置体积较大、安装维修不方便，对刮板机的正常运行存在一定干扰，装置部件多、维修工作量大等[2]。

3 新型断链掉链保护装置

3.1 保护装置的构成及工作原理

如下页图1所示，该保护装置主要由位于两侧刮板链上方的近接开关、信号传输线路及控制系统构成。刮板运行通过近接开关后，两侧的两个近接开关会分别取得一个信号，信号经传输线路进入控制系统，控制系统对两个监测信号的间隔时间及信号强度进行对比分析，从而判断两侧的刮板是否平行。若发生断链掉链故障，则测得的信号会出现明显的差异，系统进行报警，刮板机停机。

根据刮板机现场实际情况来安装保护装置，安装位置可以在机头、中部溜槽或者机尾部，安装高度可距刮板10～30 mm，两近接开关信号允许间隔时间可根据刮板链运行速度及允许信号误差来综合确定。合理的安装不但可以防止刮板机物料对近接开关的碰撞，也能够保证开关动作灵敏可靠，减少因误判而引起的不必要损失。保护装置的电气控制图如图2所示。

图1 保护装置结构示意图

图2 电气控制示意图

3.2 保护功能的设计及实现

1）该保护装置可以实现对刮板机因断链掉链引起的刮板歪斜保护。刮板机在正常运行情况下，两近接开关所取得的信号间隔时间应保持在150 ms内。若监测的信号监测间隔大于150 ms，则可认为刮板机存在运行故障，通过控制系统对刮板机发出停机命令，从而实现对刮板机的保护[3]。

2）该保护装置可以实现刮板机因刮板严重磨损的保护。近接开关安装后，其与刮板之间的距离是固定的，因而开关有效测量距离亦是一定的。若刮板发生了严重的磨损，则近接开关与刮板之间的距离会发生变化，从而导致近接开关的信号接收出现故障，导致其无法正常接收脉冲信号。通过控制系统的信号统计对比，若两侧的两个近接开关接收的信号个数存在差别，控制系统会对相应情况进行语音播报，巡检人员对刮板机进行检查，实现相应的保护功能。

3）该保护装置可以实现对刮板漏装及掉落的保护。刮板输送机的刮板属于容易磨损和破坏的部件，因此要经常进行更换处理，刮板在链环上按一定的距离均匀分布，可以保证刮板链承载物料后受力均匀，漏装或者运行中刮板掉落对刮板机的安全平稳运行是不利的。若刮板机在运行过程中出现上述状况，则两侧近接开关获取的脉冲信号间隔会较正常运行时大，控制系统及时进行停机处理，从而实现保护功能。

3.3 电气控制程序

刮板机正常启动运行后，接触器接通后，计时器开始正常运行，两个近接开关的计时器会分别对两侧刮板的运行情况进行信号监测，若出现断链掉链等情况引起信号变化时，通过控制系统及时发出控制信号，以实现对刮板机的保护功能[4]。

3.4 技术特征及优势

该保护装置的主要技术特征为：通过将两个并排的接近开关布置于刮板机上方来采集其运行的信号；两个近接开关通过传输线路与控制系统相连接，控制系统通过对两个近接开关所收集的脉冲信号个数及强度进行综合分析来判断刮板机的运行状态；通过将近接开关安装在合理位置和高度来确保监控系统的长期稳定运行；监控系统与报警装置相连，在发生故障后及时报警并停机，从而保证刮板机的安全稳定运行。

与现有的保护装置相比较，该保护装置具有以下优点：该保护装置结构紧凑、运行稳定、维护方便，安装后并未对刮板机的正常运行产生干扰影响；通过合理安装及参数设定，能够对刮板机常见的断链掉链故障进行及时准确的判断，反应灵敏、抗干扰能力强、故障率低，实现了相应的保护功能。