刮板輸送機斷鏈保護裝置在屯蘭選煤廠的研究與應用

寇金成

（山西焦煤集團有限責任公司西山煤電屯蘭選煤廠，山西 古交 030206）

西山煤電有限責任公司屯蘭選煤廠原設計處理能力3.0 Mt/a，于1997年10月31日建成投產，經2003年技術改造，成為入選原煤能力為5.0 Mt/a的特大型煉焦煤選煤廠，生產采用無壓重介三產品旋流器+濃縮浮選聯合工藝。在洗選工藝系統中，共裝設5臺刮板輸送機，分別擔負著原煤入選與產品入倉的運輸任務，屬生產系統的瓶頸環節，對選煤生產能否連續穩定運行至關重要。

目前，應用于該廠刮板輸送機的保護裝置僅限于電機保護，如過載、過流、缺相等，而對于刮板輸送機經常出現的錯鏈、斷鏈事故，則需停電后更換新刮刀、鏈條等，檢修需投入大量人力、物力。更為嚴重的是，如斷鏈后操作人員不能及時發現，還會引發刮板嚴重拉斜，鏈、板卷入機頭，甚至掀機頭等惡性機電事故發生，事故處理費時耗力，嚴重影響了選煤生產的連續性。刮板輸送機斷鏈的發生存在一定偶然性，由此造成的月均事故影響生產時間在180 min以上。為保障選煤生產的正常進行，屯蘭選煤廠刮板輸送機斷鏈保護裝置亟待升級。

1 刮板輸送機斷鏈故障原因分析

刮板輸送機對物料的運輸主要是依靠機頭齒輪轉動帶動鏈條、刮板、從動尾輪進行轉動，從而實現槽體內的物料轉載、運輸［1］。

生產中刮板輸送機斷鏈故障產生原因主要有以下幾種:

(1)跳鏈。跳鏈指的是鏈環從刮板輸送機頭鏈輪中脫落，跳鏈會使鏈環在機頭軸與鏈輪齒上產生沖擊作用，容易使鏈環發生斷裂。常用處理方法是在頭輪齒加墊板調整。

(2)超載啟動。裝煤過多或有大塊煤擠壓刮板輸送機，滿載或超載時啟動或頻繁啟動，增大了鏈條承受的張力，容易使鏈環發生斷裂。為避免此情況，需減少裝煤量至額定負載范圍。

(3)溜槽入料口分配不均。入料口分配不均會造成兩側鏈條受力不均，嚴重時鏈條力集中于一側，當張力超過極限時就有可能拉斷鏈條。處理方法是調整入料口分配，保持刮板運行平穩。

(4)制造質量問題。圓環鏈制造質量是造成斷鏈事故的原因之一。當制造圓環鏈材質偷工減料或加工工藝有問題，或者加工的鏈環內部含有雜質等均會影響制造質量，易引發故障。因此需把好備件入庫關，不合格的產品嚴禁入庫。

(5)底板磨損嚴重。底板磨損嚴重導致溜槽的接頭容易磨損，容易在接頭處發生卡、阻刮板現象，從而使鏈條負荷增加，當應力超過鏈條極限時，就有可能造成斷鏈。因此發現磨損嚴重的底板應補焊并平整。

(6)自然性腐蝕。由于現場環境潮濕，煤中含有腐蝕性物質，極易使鏈環產生銹蝕，從而降低鏈環的強度，使鏈環容易斷裂。因此備用鏈條應儲放于干燥環境中，避免自然腐蝕。

2 刮板輸送機斷鏈保護裝置的研究

普通的刮板輸送機斷鏈保護裝置與膠帶運輸機失速、斷帶保護裝置相似，即在機尾從動輪安裝接近開關監測點，以從動輪運轉時檢測到的信號為依據，一旦發生鏈條斷裂，從動輪即失速，從而引發刮板機設備控制電源切斷，使設備停止運轉。這種設計主要針對刮板輸送機兩側鏈條同時斷鏈的惡性事故，但對于刮板輸送機單側錯鏈、斷鏈故障以及鏈條落轍、掉道的故障起不到保護作用。在實際生產中，刮板輸送機常見的故障就是錯鏈、落轍、斷鏈，如果發現不及時，就會使馬蹄環、鏈條被拉斷，進而導致卷鏈、掀機頭等嚴重機電事故，嚴重的還會損壞設備［2］。

鑒于普通刮板輸送機斷鏈保護裝置功能的不足，經不斷探索，屯蘭選煤廠針對現使用的5臺刮板輸送機運行中經常出現的馬蹄環斷裂故障，除了采取調整或制定預防措施減少誘發故障的各因素外，重點分析了刮板斷鏈瞬間的動態機理，研制了適合本廠實際應用的刮板輸送機斷鏈保護裝置，通過對運行刮板輸送機實時在線檢測，實現了刮板輸送機斷鏈發生瞬間即可發出報警或停機的功能，及時提醒操作人員進行相應處理，從而極大降低了設備損害程度［3］。

2.1 裝置結構

該斷鏈保護裝置制作成本低，在刮板輸送機發生單側錯鏈之初便可檢測到故障，從而能有效遏制事故擴大。如圖1所示，該保護裝置的弧形檢測片采用鐵質導磁材料，厚度為1.5～2 mm;兩個弧形檢測片間距2～3 mm;接近開關檢測距離為15 mm以上;擺桿的長度、寬度依據使用的刮板輸送機寬度及安裝高度而定。該裝置采用軸承裝配后，固定于刮板輸送機頭輪過渡板后300～500 mm處。

圖1 斷鏈保護裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of chain protection device

2.2 電氣控制

該保護裝置采用接近開關、延時繼電器、中間繼電器組態了一套小型設備監控保護系統，通過組態輸出報警和保護。采用延時保護、安全聯鎖可以加延時輸出保護，延時的時間可以定為3 s或適當的時間。在規定的延時內，測點的抖動可以忽略不計，不參與聯鎖控制，一但超出規定時間，監控系統將執行相應的聯鎖控制。上電時，型號為HHS5PC的時間繼電器KT1(設置范圍為0～10 s)通電工作，按照預先所設延時啟動型號為DH48S的時間繼電器KT2(設定范圍為0.01～99.99 s)。延時時間可根據具體時間而定，建議時間繼電器KT1設定為9 s，時間繼電器KT2設定為3 s。

2.3 保護原理

在刮板輸送機正常工作時，裝置兩側擺桿隨著鏈條與間隔排列的刮刀同時運動，從而帶動兩個檢測片同步繞軸承沿周向往復運動;調整弧形檢測片寬度，在一個周期內，使檢測片在擺幅最大時處于接近開關檢測范圍之外，確保檢測信號在一個周期(約1.5 s)有一明顯斷點。在發生錯鏈或單側斷鏈之初，帶動擺桿運動的刮刀發生傾斜，使兩擺桿擺動不再同步，且隨著擺桿夾角的增大，兩弧形檢測片相對位移也漸漸增大，使一個周期內的檢測信號不再有斷點，當返回信號持續3 s時，即觸發報警器或切斷刮板輸送機控制回路，從而實現錯鏈、單側斷鏈故障的在線檢測，避免刮板輸送機繼續運行而擴大事故。當突然發生單側斷鏈時，立即被傳感器檢測到，用來作為感應體位于斷鏈側的擺桿在傳感器探頭處正前方停止擺動，從而將一直使時間繼電器KT2保持復位的信號斷開，此時時間繼電器KT2開始計時，當達到時間繼電器KT2所設定的延時時間時，即發出報警信號或切斷控制電源回路，提醒操作人員及時處理或直接停機保護［4］。

2.4 使用注意事項

(1)在安裝保護裝置前，需調整刮板輸送機鏈條的松緊，要求機頭過渡板前余有兩個鏈環為宜。原因在于，如果鏈條過緊會影響刮板輸送機的正常工作，縮短使用壽命，當刮板鏈被卡時鏈條沒有緩沖余地;同時鏈條過緊也增大了鏈環的張力使鏈環容易疲勞損壞，降低鏈條的使用壽命。

(2)該裝置安裝于刮板機的機頭弧形板之后，其距離需根據現場實際進行調節。

(3)調整接近開關與檢測動片的距離要合適，既要確保接近開關與檢測動片不碰撞，又要確保接近開關在有效檢測范圍之內。

(4)根據刮板的鏈速、刮刀最短節距確定擺桿長度，調整擺桿周期。

(5)軸承需定期注油，以確保潤滑性能，以確保檢測動片與擺桿在同一平面內自由擺動。

(6)記錄刮板運行時計時器記錄最大值，放大2～3倍設定為保護動作值，避免刮板輸送機因輕載或重載導致轉速變化而引發保護裝置誤動作。

(7)刮板輸送機鏈環工作一段時間后，會由于各種原因形成刮板鏈節距不等情況，在進行切鏈操作時應避免在同一鏈節上去環，以避免全部載荷集中在一側鏈條上，以防重載啟動時使鏈環發生斷裂。避免在同一鏈節上去環的目的也可確保刮板輸送機刮板間距基本保持相同［5］。

3 應用效果

結合屯蘭選煤廠5臺刮板輸送機的實際使用情況，以月均斷鏈3次，每次影響生產2 h計算，則全年影響生產系統時間為72 h，相當于被動停產3 d。使用刮板輸送機斷鏈保護裝置后，徹底避免了因早期故障未能及時發現而導致的鏈板卷入機頭鏈輪，直至將傳動組聯軸器掰碎的情況發生，每年可節約維修費用6萬元，而5臺刮板機斷鏈保護裝置的設計、材料費用投入僅1.3萬元。由此可見，斷鏈保護裝置不僅為選煤生產的正常運行提供了保障，并且具有良好的經濟效益［6］。

［1］沈 鴻.機械工程手冊 ［M］.北京:機械工業出版社，1982:10.

［2］劉家嶼.電工手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1995(2):994－1054.

［3］王正剛.刮板輸送機斷鏈保護［J］.煤，2007(4).

［4］程 開，杜秀峰.刮板輸送機斷鏈保護器的研究與應用 ［J］.選煤技術，2008(1).

［5］汪愛明，吳景紅，孟國營，等.刮板輸送機斷鏈保護裝置的研制與應用［J］.工礦自動化，2010(5).

［6］王翠清，李瑛琳.刮板輸送機故障監測保護裝置的研制與應用［J］.選煤技術，2007(3).