石磊

【摘 要】 刮板輸送機(jī)在使用過程中容易出現(xiàn)斷鏈、掉鏈等故障，若檢測不及時極其容易導(dǎo)致故障影響擴(kuò)大，制約選煤廠正常生產(chǎn)。在對常用的鏈條斷鏈保護(hù)裝置發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，對刮板輸送機(jī)出現(xiàn)斷鏈、掉鏈等原因進(jìn)行闡述，提出采用一組接近開關(guān)對刮板機(jī)鏈條進(jìn)行監(jiān)測，判斷刮板機(jī)鏈條運行過程是否正常，結(jié)果表明該選煤廠采用的斷鏈保護(hù)裝置可以對刮板機(jī)斷鏈、掉鏈等故障進(jìn)行及時、準(zhǔn)確判定，具有較強(qiáng)的實用性及推廣價值。

【關(guān)鍵詞】 刮板輸送機(jī);斷鏈;掉鏈;保護(hù)裝置;接近開關(guān)

【中圖分類號】 TD528+.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）04-0037-02 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

刮板輸送機(jī)具有運行效率高、傳輸距離長、運輸量大、安全可靠等優(yōu)點，在工礦企業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。在選煤廠生產(chǎn)中，刮板輸送機(jī)用以對各種物料（包括：原煤、矸石、煤泥、精煤等）運輸，當(dāng)刮板輸送機(jī)鏈條遇到大塊矸石、原煤中水分含量過高等情況時，刮板機(jī)鏈條容易出現(xiàn)掉鏈、斷鏈等異常情況，給選煤廠的正常生產(chǎn)帶來影響。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，刮板輸送機(jī)掉鏈、斷鏈占到工礦企業(yè)刮板機(jī)故障總數(shù)約35%。若刮板輸送機(jī)刮板鏈出現(xiàn)掉鏈、斷鏈后不及時進(jìn)行故障處理，會導(dǎo)致刮板機(jī)出現(xiàn)壓死、設(shè)備損壞等情況，嚴(yán)重時會導(dǎo)致選煤廠生產(chǎn)停滯、危害工作人員安全。

目前，刮板輸送機(jī)主要采用的斷鏈保護(hù)裝置是在機(jī)尾從動輪位置安裝檢測點，當(dāng)檢測到鏈條出現(xiàn)斷鏈、掉鏈、卡鏈時，立刻切斷電源，停止刮板輸送機(jī)運行。但是采用這種方式發(fā)現(xiàn)時間晚，對事故后續(xù)處理起到的作用有限?；诖?，文中在分選刮板輸送機(jī)斷鏈原因以及斷鏈保護(hù)裝置應(yīng)用現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出采用一組接近開關(guān)對刮板機(jī)鏈條進(jìn)行監(jiān)測，判斷刮板機(jī)鏈條運行過程是否正常，現(xiàn)場應(yīng)用取得較好效果。

1鏈條斷鏈保護(hù)裝置發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)刮板輸送機(jī)鏈條保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)類型多樣，一般來說都是在刮板輸送機(jī)上安設(shè)觸桿、觸發(fā)板等接觸到刮板機(jī)刮板或鏈條，采集刮板機(jī)運行故障信息，并進(jìn)行信息研判，出現(xiàn)故障后發(fā)出警報。采用這類斷鏈保護(hù)裝置存在以下主要缺點：1）斷鏈保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，占用空間大，需要根據(jù)刮板機(jī)類型進(jìn)行專門定制，安裝及后期維護(hù)復(fù)雜;2）需要與刮板輸送機(jī)運行設(shè)備關(guān)聯(lián)，對設(shè)備運行有較大影響;3）保護(hù)裝置的易損件及運轉(zhuǎn)部件多，后期保養(yǎng)、維護(hù)工作量大。

2鏈條斷鏈、掉鏈分析

2.1鏈條磨損、形變拉長

鏈條在拉運過程中，隨著使用時間的增加，鏈條持續(xù)受力。且鏈條與滑道及底板不間斷摩擦，導(dǎo)致鏈條出現(xiàn)磨損、老化。在拉運過程中，因為物料的不均勻，長時間受力使用導(dǎo)致鏈條不同程度發(fā)生形變，鏈條拉長。

2.2強(qiáng)力斷鏈

刮板輸送機(jī)鏈條受到的沖擊力超過其自身極限載荷，鏈條突然斷裂，此時斷裂位置通常出現(xiàn)在焊縫熱影響區(qū)、焊接對口以及鏈環(huán)彎曲中間位置。強(qiáng)力斷鏈?zhǔn)擎湕l的斷裂口多呈現(xiàn)脆性。

2.3沖擊以及疲勞破斷

刮板輸送機(jī)在運輸過程中，鏈條的運行速度以及加速會周期性地出現(xiàn);刮板機(jī)中部槽槽體以及槽底出現(xiàn)彎曲變形;矸石、塊煤、煤泥等在機(jī)頭位置會對刮板機(jī)鏈條造成沖擊。上述情況長期存在都會給刮板鏈條造成沖擊載荷以及疲勞效應(yīng)。動載荷沖擊力較大，會給刮板機(jī)鏈條施加較大剪切應(yīng)力，嚴(yán)重時引起鏈條斷裂;在刮板輸送機(jī)長時間運行時鏈條會出現(xiàn)疲勞變形，嚴(yán)重時導(dǎo)致鏈條出現(xiàn)斷裂。

3斷裂保護(hù)裝置在選煤廠刮板輸送機(jī)上應(yīng)用

3.1結(jié)構(gòu)組成及工作原理

針對現(xiàn)階段采用的斷鏈保護(hù)裝置發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀，選煤廠刮板輸送機(jī)工作實際以及斷鏈、掉鏈原因，對采用的刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)組成以及工作原理進(jìn)行分析。具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

刮板輸送機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)組成主要包括接近開關(guān)、信號傳輸線路、監(jiān)控系統(tǒng)等。保護(hù)裝置運輸過程中，接近開關(guān)對刮板機(jī)鏈條通過時提取檢測信號，并通過傳輸線路傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信號分析，判斷鏈條是否出現(xiàn)異常。當(dāng)刮板機(jī)鏈條出現(xiàn)斷裂時，刮板會相互錯開，監(jiān)測系統(tǒng)正是通過監(jiān)測信號判斷刮板是否平行，來確定鏈條是否斷裂。監(jiān)測到輸送機(jī)鏈條存在異常時，監(jiān)測系統(tǒng)通過選煤廠集中控制系統(tǒng)發(fā)出語音報警信號，通知相關(guān)操作人員進(jìn)行檢修并立刻停止設(shè)備運行。

將斷鏈保護(hù)裝置安裝在刮板輸送機(jī)合適位置，如刮板機(jī)中部，安設(shè)高度距刮板15mm，設(shè)置合理的信號檢測間隔時間（根據(jù)刮板輸送機(jī)運輸速度確定）。避免刮板輸送機(jī)運輸時碰撞到斷鏈保護(hù)裝置，實現(xiàn)對刮板輸送機(jī)鏈條的準(zhǔn)確檢測，信號的穩(wěn)定傳輸，確?？刂苿幼骺煽浚档凸伟遢斔蜋C(jī)鏈條保護(hù)裝置誤操作帶來影響。具體的斷鏈保護(hù)裝置控制系統(tǒng)運行結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2保護(hù)功能實現(xiàn)

3.2.1刮板鏈斷裂引起刮板歪斜保護(hù)

刮板輸送機(jī)刮板鏈出現(xiàn)斷鏈后，會引起刮板的歪斜。正常狀態(tài)下，將刮板機(jī)斷鏈保護(hù)接近開關(guān)信號檢測時間間隔設(shè)定為150ms，刮板機(jī)相臨鏈條通過接近開關(guān)不超過150ms。當(dāng)刮板輸送機(jī)鏈條出現(xiàn)斷裂時，通過信號傳輸線路將檢測信息傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行相鄰接近開關(guān)檢測信號對比，發(fā)現(xiàn)檢測信號間隔超過150ms。刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置會通過選煤廠集中控制系統(tǒng)發(fā)出緊急停機(jī)信號，實現(xiàn)對刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)。

3.2.2刮板輸送機(jī)鏈條及刮板嚴(yán)重磨損保護(hù)

正常情況下接近開關(guān)與刮板間的間距保持不變，同時接近開關(guān)對刮板的測距也是一定的。當(dāng)刮板機(jī)鏈條或者刮板磨損嚴(yán)重時，接近開關(guān)無法正常運行，不能準(zhǔn)確地獲取脈沖信號，監(jiān)控系統(tǒng)對接近開關(guān)的脈沖信息進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)異常時，便通過選煤廠集中控制系統(tǒng)向就近的工作人員發(fā)出語音警報，同時工作人員對刮板機(jī)磨損情況進(jìn)行檢查，避免后續(xù)出現(xiàn)嚴(yán)重問題，實現(xiàn)對刮板輸送機(jī)保護(hù)。

3.2.3對刮板輸送機(jī)刮板錯裝、漏裝以及脫落保護(hù)

刮板輸送機(jī)鏈條以及刮板磨損嚴(yán)重，更換的頻次相對較高。為了確保刮板輸送機(jī)運輸效果，刮板在鏈條上按照一定間距安裝，且分布均勻，刮板錯裝以及漏裝都會給輸送機(jī)的正常工作帶來不利影響。采用的刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置可以對刮板錯裝、漏裝以及脫落進(jìn)行檢測，當(dāng)臨近的接近開關(guān)埋藏信號間的時間間隔超過設(shè)定值時，監(jiān)控系統(tǒng)就會通過選煤廠集中控制系統(tǒng)發(fā)出緊急停機(jī)指令，實現(xiàn)對刮板輸送機(jī)保護(hù)。

3.3斷鏈保護(hù)裝置電氣控制程序

采用的斷鏈保護(hù)裝置的電氣控制程序如圖3所示，具體的控制流程為：（1）刮板輸送機(jī)正常啟動運行后，接觸器KM接通，計時器TON在預(yù)置3000s后開始正常工作;（2）計時器T1（預(yù)置1800ms）以及T2（預(yù)置1800ms）對刮板輸送機(jī)的運行狀況進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測到異常時直接向斷鏈保護(hù)裝置開關(guān)量發(fā)出指令;（3）計時器T3（預(yù)置2500ms）對T1以及T2計時器的斷鏈開關(guān)量信號進(jìn)行分析;（4）兩個向上計數(shù)器C1以及C2對斷鏈開關(guān)量進(jìn)行計數(shù)，并通過計時器T4（預(yù)置1000ms）做出控制;（5）就地控制以及集中控制用以對刮板輸送機(jī)工作現(xiàn)場的直接控制，以便現(xiàn)場的調(diào)試、檢修工作開展。

3.4采用的斷鏈保護(hù)裝置技術(shù)優(yōu)勢

采用的斷鏈保護(hù)裝置主要結(jié)構(gòu)由接近開關(guān)、信號傳輸線路以及監(jiān)控系統(tǒng)。主要的技術(shù)優(yōu)勢是：斷鏈保護(hù)裝置上的兩個接近開關(guān)在輸送機(jī)上方并行排列，收集刮板機(jī)運行時的信號;檢測信號通過信號傳輸線路傳送至監(jiān)控系統(tǒng)，對檢查信號的間隔時間、強(qiáng)度等進(jìn)行分析，以便確保刮板是否平直，從而確定刮板機(jī)鏈條是否正常;保護(hù)裝置安裝在在刮板輸送機(jī)中部位置，高度距離刮板15mm，降低了對刮板輸送機(jī)正常運行產(chǎn)生的干擾;監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行控制，可靠性高，可以保證強(qiáng)制停機(jī)、語音報警等功能的順利實現(xiàn);保護(hù)裝置電氣控制系統(tǒng)內(nèi)部有延遲啟動時間，待刮板輸送機(jī)正常運行一段時間后自動投入運行。

采用的斷鏈保護(hù)裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng)、日常維護(hù)工作量小等優(yōu)點，通過設(shè)置合理的參數(shù)可以快速實現(xiàn)對刮板輸送機(jī)運行狀態(tài)判斷，自動化程度高，運行可靠，故障率低，監(jiān)測結(jié)果可靠性高等優(yōu)點。

4結(jié)論

該選煤廠現(xiàn)有16部刮板輸送機(jī)，在2017年12月全部采用上述的斷鏈保護(hù)裝置，使用1年半時間以來，斷鏈保護(hù)裝置運行一直較為平穩(wěn)，可以向選煤廠監(jiān)控中心提供刮板輸送機(jī)運行狀態(tài)，該保護(hù)裝置運行過程中未出現(xiàn)磕碰、磨損以及損壞情況。在斷鏈保護(hù)裝置使用的1年半時間內(nèi)，16部刮板輸送機(jī)共出現(xiàn)5次掉鏈，1次斷鏈?zhǔn)鹿?，保護(hù)裝置均實現(xiàn)了快速報警以及緊急強(qiáng)制停機(jī)等功能，降低了掉鏈及斷鏈對刮板輸送機(jī)的影響，避免了事故的擴(kuò)大，降低了故障影響范圍、處理難度及費用投入。

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