帶式輸送機自動張緊裝置的設計與應用

韓愛良

1 概述

山西煤炭進出口集團左云長春興煤業有限公司303運輸順槽位于井田南盤區東翼，巷道以西布置三條大巷依次為盤區輔運巷道、盤區皮帶巷、盤區回風巷。303運輸順槽從盤區輔運巷開口施工，設計長度為150 m，巷道斷面規格為寬×高=4.6 m×3.5 m，巷道在掘進期間工作面主要以巖石層為主，夾雜的煤層厚度為1.2 m。巖石層主要以細粉砂巖及炭質泥巖為主，采用爆破施工工藝，工作面安裝一部型號為DSJ80/40/2×55長度為130 m礦用可伸縮帶式輸送機并搭接盤區皮帶巷輸送機進行聯合出煤，DSJ80/40/2×55帶式輸送機皮帶寬度為0.8 m，電機功率為55 kW，運輸量為400 t/h，該輸送機在距機頭30 m處位置安裝一部游動車控制輸送機伸縮。

303運輸順槽在前期50 m掘進時由于爆破落下的煤矸石塊狀大、輸送機運輸量大以及輸送機運轉周期長，致使輸送機在運轉期間經常出現張力不能自動調校而造成輸送機皮帶扯裂、斷帶現象。據統計巷道在前期掘進期間因輸送帶張力不穩定造成斷帶事故7起、燒毀電機事故1起，造成煤礦經濟損失達15萬元。所以傳統的輸送機游動車對皮帶張力控制不能滿足實際生產需求，對此山煤集團左云長春興煤業有限公司機電科通過技術研究，設計了一套自動感應皮帶張力控制裝置，該裝置可根據輸送機運輸物料的重量自動調校皮帶張力，同時該裝置可對皮帶接頭及破損皮帶進行監測，避免皮帶張力過大誘發扯帶、斷帶事故發生。

2 傳統游動車主要存在的問題

1）傳統帶式輸送機游動車主要通過游動裝置拉伸輸送帶儲存裝置，從而得到控制輸送帶張力的目的。但是傳統的游動車采用單一開關進行遠程控制，無法實現與帶式輸送機電機聯鎖控制。當開啟游動車時必須先關閉輸送機電源，而游動車一般安裝在距機頭30 m位置處，在遇到緊急狀況下需兩人配合操作（一人關閉輸送機電源、一人開啟游動車電源），這樣不僅操作工序復雜、加大勞動強度，而且操作配合不當很容易發生重大煤礦機電事故。

2）傳統帶式輸送機游動車需人工控制，但是輸送機皮帶在空載與負載時張力存在一定差異，特別是輸送機在運輸大塊煤矸石時皮帶張力會發生不規律變化，而這種張力變化輸送機操作工很難及時發現，若輸送機皮帶長期出現不規律張力變化，最終會造成皮帶韌性降低、皮帶接頭處張力變大扯斷皮帶等。

3）輸送機在運輸物料時皮帶會出現不同程度磨損，皮帶磨損嚴重區域會降低其安全性能，當張力過大時在該區域會出現皮帶扯斷現象，而傳統游動車無法實現對破損皮帶進行監測而自動調整皮帶張力。

3 帶式輸送機自動張緊裝置結構及工作原理

3.1 自動張緊裝置結構

（1）礦用帶式輸送機自動張緊裝置主要由重力感應裝置、激光掃描儀、PLC控制柜、聯鎖開關、游動車開關、游動車以及信號線、電纜等部分組成，見圖1。

（2）重力感應器主要由7個硅膠托輥、感應彈簧、感應器三部分組成，感應器通過信號線與PLC控制柜相連接，重力感應器安裝在上運輸帶下方，為保證重力感應效果明顯每隔50 m安裝一個重力感應器。

（3）游動車主要由松帶游動車、拉緊游動車、儲帶游動車組成，松帶游動車及拉緊游動車固定在游動車滑道上，松帶游動車通過鋼絲繩與儲帶游動車相連接；拉緊游動車同樣通過兩根鋼絲繩與儲帶游動車相連接；儲帶游動車主要通過其前后游動從而達到伸縮皮帶的目的；松帶游動車和拉緊游動車采用負荷電纜與游動車開關相連接。

（4）激光掃描儀安裝在下輸送帶下方，激光掃描儀主要通過發射的紅外線對輸送帶表面破損情況進行監測，激光掃描儀通過信號線與PLC控制柜相連接。

（5）PLC控制柜由信號處理器、顯示屏組成，信號處理器主要對各裝置傳遞的信號進行分析，然后作出下一步指令并傳遞至聯鎖開關；顯示屏可以直觀的反應各個裝置運行狀態。

（6）聯鎖開關及輸送機開關分別為200 A，游動車開關為80 A，聯鎖開關與輸送機開關、游動車開關通過負荷電纜相連接。

圖1 礦用帶式輸送機自動感應張緊裝置結構

3.2 工作原理

（1）由于DSJ80型帶式輸送機張力范圍為140～220 kN，而輸送機在運輸重力大的物料時輸送帶張力會增大，通過多次試驗，當輸送帶單位面積運輸重量為200 kg時，輸送機皮帶張力值達到極限，即220 kN，故將重力感應器動作值設定為150 kg。

（2）當輸送帶在運輸大塊煤矸石且單位面積重量達到150 kg時，通過皮帶壓縮感應彈簧觸動感應器，感應器會立即將感應信號通過信號線傳遞至PLC控制柜。

（3）PLC控制柜接受到信號后進行分析處理，然后將松帶信號傳遞至聯鎖開關，聯鎖開關接收到信號后及時控制游動車開關并接通松帶固定游動車。在收拉松帶鋼絲繩作用下拉緊游動車及儲帶游動車分別向前移動，從而得到松帶目的。

（4）隨著物料運出皮帶后重力感應器又恢復初始狀態，此時感應器再次將信號傳遞至PLC控制柜，控制柜通過分析處理，將輸送帶拉緊信號傳遞至聯鎖開關，聯鎖開關通過聯鎖控制將松帶游動車電源切斷且接通拉緊游動車電源。

（5）拉緊游動車接通電源后通過拉緊鋼絲繩將儲帶游動車向后拉緊，當輸送帶拉緊至設計張力時，PLC控制柜及聯鎖開關自動切斷拉緊游動車電源，實現自動拉緊目的。

（6）當輸送帶表面磨損嚴重或皮帶接頭不嚴實時，激光掃描儀及時將信號傳遞至PLC控制柜，控制柜經過分析處理，及時將輸送機電源切斷信號傳遞至聯鎖開關，聯鎖開關接收到信號后及時切斷輸送機電源。

（7）激光掃描儀一般安裝在距輸送機機頭50 m位置處，PLC控制柜根據輸送機帶速及掃描儀發出信號至切斷輸送機電源共計所用時間即可計算出輸送帶破損位置，并顯示在PLC顯示屏上，此時顯示屏旁邊故障信號燈閃爍，實現輸送帶自動檢測目的。

4 輸送帶自動感應張緊裝置優缺點

1）該裝置結構簡單，制造該裝置僅需3萬元成本，費用低，同時該裝置出現故障時操作維修簡單，裝置可使用于任何礦用帶式輸送機及其它領域輸送機，適應性強。

2）該裝置解決了傳統輸送機游動車因人工操作失誤造成輸送機斷帶、扯帶等難題，成功實現了輸送帶自動張緊，大大降低了勞動強度。

3）該裝置能夠自動檢測輸送帶，避免輸送帶磨損嚴重發生斷帶，降低了輸送機運輸過程中的事故率。

4）但是該裝置在運行過程中發現還存在一些問題，主要是：① 在運輸潮濕的煤矸石時由于輸送帶附著的煤泥較多，激光掃描儀對輸送帶檢測效果差；② 由于輸送機運轉速度較快，在運輸重量大的物料時經過重力感應器時間短，重力感應器不能及時作出相應保護動作；③ 各個游動車上鋼絲繩磨損嚴重，需經常更換。

5 結語

山西煤炭進出口集團左云長春興煤業機電科通過技術研究，設計了一套礦用輸送機自動感應張緊裝置，并在303運輸順槽系統巷安裝DSJ80/40/2×55帶式輸送機安裝使用，實踐證明帶式輸送機安裝該裝置后在后期巷道掘進中未發生一起輸送帶扯帶、斷帶事故，每年可節約煤礦設備維修費用、人員工資費用用達50萬元，同時該裝置有效保證了輸送機安全穩定運輸物料，取得了顯著的經濟效益及安全效益。

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