下运式强力胶带输送机飞车现象分析与对策

2019-02-13张磊

陕西煤炭 2019年4期

张磊

(霍州煤电集团汾河焦煤股份有限公司，山西霍州 031400)

0 引言

事故发生时，该煤矿使用了强力胶带输送机进行井下煤炭输送。在输送过程中，设定了运输能力为450 t/h，倾角为14°，斜长为504 m，机动部分采用单辊简单电机拖动，电动机功率达到160 kW，表面的铸造材料为硬质胶带，具体的设计图纸如图1所示。

在保证张力的基础上，恒定张力，并使用重载车进行输送。在使用过程中，操作人员发现胶带运输机在运行若干小时之后，会出现超速飞车现象，这种情况发生较为频繁[1]，对于电机有着发生烧毁的风险，还会造成滚筒打滑现象。一旦飞车现象发生，制动闸轮就会被摩擦并且烧红，导致液压制动器制动停不下来，制动闸被烧坏，甚至造成电机烧毁等重大事故发生。对于烧毁的电机进行解体检查之后，发现定子端部线圈磨损绝缘发生了损坏，相间形成了短路，说明传子圆环由于离心力过大导致了超速飞车、线圈损坏的情况发生。

1 超速飞车原因分析

经过现场观察，发现造成飞射事故是由于煤量突然增大，导致了负载过大的情况。在超载的状态下，胶带运行越来越快，此时超载段的煤经过卸载后，胶带虽然恢复了正常运行，但是已经对电机造成了损坏。例如，在某次正常运煤的时候，尽管运载量是保持均匀的，而且运速也低于450 t/h。但是在最终运输过程中突然加入了大量的煤，造成了超载，此时胶带的运行速度突然加快，出现了飞车现象。当飞车现象发生时，超载段的煤和飞车的时间在运载量上成为正比，飞车速度增快。经过分析，与超载段的长度有直接关系[2]。

通过对胶带输送机超载段的分析发现，过量超载导致的飞车现象较多。在飞车现象发生时，胶带输送机局部或者是全部出现了给煤量不均匀的情况，造成局部或全部超载。胶带机运行的下滑力超过电机的最大发电制动力，带来了超速飞车的情况发生。再加上由于局部临水或者采煤面出来的水渗透到下层胶带，导致了胶带运行下滑力超过了主滚动摩擦阻力，造成胶带与主滚筒之间打滑，下层胶带带入了主滚筒，此时超速飞车由正常的出门变为了超载量过大，运载量不能被均匀控制，带来了飞车现象。

此外，由于胶带运输机本身的配煤系统具有一定的缺陷，因此对于给煤量更是无法控制，导致忽大忽小的运载量现象发生。经过对采煤机的胶带机进行溜槽的分析，发现溜槽之后，漏煤嘴是常开的，不能对煤进行储藏，使得采煤工作无法进行正常运行。漏煤嘴敞开，使得溜槽和小井大量积煤发生了堵塞，胶带机的运载量也出现了超载，产生了突然满载或者超载的情况，人工疏通小井只能解决小量的积煤，但是大量的积煤依然是从上至下陷入胶带输送机中。

此时机采面采煤机运行的速度突然加快，出煤量比平时增大很多，运输到的积煤一下子涌入小井，使得胶带输送机骤然发生超载，其他掘进煤也同时一并运出，工作面出现了胶带机超载和给煤不均匀的情况。

2 设计建议

根据上述超载导致飞车现象发生的原因分析，对于常年出现的飞车现象进行初步判断。得出的结论是，在进行强力胶带输送机设计的时候，为了防止胶带打滑，应该增加一个主滚筒，考虑机身本身的强度，并且将自动条件等加以设计，将不利因素如临水和渗水事故都考虑在内[3]。

下运式胶带机一般内部是运用可编程控制器(PLC)进行控制，对于程序来说，采用逻辑运算的方式，在根本上能够解决容易氧化以及点数量少的问题。

采用下运式胶带机的PLC通信联网，改变了原有的大量使用继电器造成的触点接触不良的问题，将大连的继电器用软件加以取代，仅仅设下了少量的输入输出硬件。将接线数量控制到了继电器控制系统数量的1%～10%之间，减少因为触点不良造成的故障。

随着PLC的产品标准化、模块化和系列化，配备品种齐全的各种硬件装置供选用。系统配置的灵活性实现了不同功能，用接线端子连接外部接线，使得PLC带有很强的负载能力，可以直接驱动接触器和电磁阀进行运转。通过采取一系列的软硬件抗干扰的措施，使PLC具有强大的防御力量。

采用双动力增加胶带张力，同时要配备拉紧度。例如在主筒外表可以进行助花纹橡胶的设计，这种设计可以将摩擦系数加大，避免单动力导致主筒抱角增大而出现打滑。在进行强力胶带机的设计的时候，还可以对设计配煤系统进行考虑，在配煤系统中增加缓冲煤仓，在下部增加给煤，这样运载量可以根据情况进行调节，保证给煤均匀，不至于发生超载和满载。对于新的研究设计课题，可以采用合理的论证方法，将润滑冷却防爆等技术结合到不过于复杂的现代化自动装置中。

进行飞车现象的防范，要从飞车现象的原因进行分析。为了防止飞车现象频繁发生，可以选择适当的遇堵，以及适当的容量的电机，作为胶带机负载需要的动力进行安装。

在进行胶带机安装时，如果发现实际坡度比原设计大，则需考虑电机安装的要求，在进一步核对之后，根据核算结果进行实际运行之后，再进行装载量的确定。对于电机运行中的负载变化要做到及时观察，保证不会出现超载运行。另外对于胶带输送机的速度进行检查，可以使用离心开关，即检测装置，利用一个胶带，安装输送集中的电磁式检测装置，对胶带机的速度检测进行精度计算，利用离心力的作用，使胶带机超速的时候能够自动闭锁[4]。

新型的检测装置除了能够对胶带的超速进行检测，还能够对胶带的打滑和胶带机的运行进行同步的检测。可以采用集成运算放大器对元件线路进行检测，在适应强度强且精度较高的情况下，线路工作稳定可靠即可。新型速度检测器能够经过微分电路，将触发单稳态电路进行信号的传送，同时对于被测物体上的转速传感器进行正弦的旋转，保证电压的平均直流分量，能够得到平稳运行，输出的电压送到电瓶检测器中，和正反馈回路组成正向输入端，使得输出电压的平均直流分量能够得到电压的转换。经过比较之后，再执行到电路中，经过转速传感器转变成频率之后，将正反馈运算放大器中得出的正弦波经过整形，产生触发单稳态电路。

3 事故防范的思考

作为井下运输人员，无论在什么岗位，都应该提高技能，通过积极学习，提高业务知识和技能。同时应该加强防护措施的建设，比如斜井的“一坡三挡”防护设施，并且要保证设备常开，通过设备防护，让意外发生的可能性减小。加强制度建设，任何企业要想加强管理，首要的前提就是建设的完善的制度，对一些特殊情况也有规定，让人能够有依据进行管理。加强司机培训：对于运输方面的安全隐患，首先应该从抓司机入手，矿山企业的运输量非常庞大，操作是否安全非常重要。

对于飞车现象的防范，要注意输送机机头以及皮带机的消防设施，在规范设置上应强化管理，例如机头要设置灭火沙，在重要位置应该进行相应转动部位的灵敏度提升。避免皮带机出现过大的跨越及连接处的故障，防止造成人员伤亡情况发生。实践证明，在皮带机运输过程中，飞车现象往往会导致过卷、断绳、蹲罐等事故，或者发生人员的伤害。出现制动装置失灵，包括工作闸和制动闸，失效就会造成制动装置失灵，超挂车辆、车辆超装、车辆脱离链接等都应从设计角度进行相应的考虑。

随着生产的快速发展，煤矿进行井下煤炭运输的需求越来越大，但是井下倾斜的角度也越来越大，带式输送机的运用需求也越来越高。下行式输送机在空载运量较少的时候，电动状态是较为稳定的，但是一旦运量增多，主电动机可能处在发电状态[5-6]。因此采用下行胶带机进行煤炭运输的时候，有必要采取相应的保护措施。

设计采用PLC进行控制的皮带运输机，需明确控制、设计目的和技术要求。应对飞车现象可通过台式输送机进行启动和停车，等待运料结束之后，立即停止带式输送机，迅速执行故障排查，通过更换相应执行模块，排除故障。