重型刮板機斷鏈裝置的設計與應用

劉振江

摘要：神華哈爾烏素露天礦選煤廠原煤車間毛煤倉頂配倉刮板機選用的是SGB系列重型刮板輸送機，其設計先進、結構合理、運輸量大、輸送距離長、安裝維修方便，性能可靠，中間槽采用全鋼焊接結構具有互換性，機頭、機尾全部采用板式結構，結構緊湊，強度高且具有較強的穩定性。

關鍵詞：刮板機;斷鏈;優化設計

前言

刮板輸送機雖然是選煤廠應用較多設備，但是膠帶機的各種保護裝置齊全，包括跑偏、拉繩、防撕裂、打滑等等，而用于刮板機的保護較少，且都是一些常用的電氣綜合保護，如過流、欠壓、過載等，缺乏機械方面的監測保護，不能很好的滿足于現場實際生產的安全需求。所以刮板機斷鏈保護裝置必須設計考慮全面，保證運行平穩，動作靈活、可靠。若出現斷鏈、掉鏈故障不能及時發現處理，會造成刮板機壓死，設備嚴重損壞甚至人員傷亡的嚴重情況，直接影響生產和人員安全。

一、造成斷鏈的原因及預防措施

（一）造成斷鏈的原因

根據現場生產情況及多年的刮板機維修經驗，分析發現斷鏈主要原因有以下幾種原因：

1.鏈條或刮板在運行過程中突然被外力卡住，瞬間產生大的沖擊使鏈條斷裂。

卡住鏈條原因眾多：溜槽對口有錯位，掛住了刮板或者鏈條、連環;尺寸較大的條形鐵器落入刮板機;因巷道頂板不夠高，機頭較高，當大煤塊或矸石在運輸過程中，卡在刮板與頂板之間，對鏈條產生沖擊而斷裂。

2.鏈條漲得過緊

刮板機絲杠張緊超限，當鏈條或刮板輕微受卡或刮板機過載時，沒有緩沖余地，增大了鏈條的張力，致使鏈條斷裂;鏈條漲的過緊，增加了鏈條的初張力，縮短其使用壽命，更易斷裂。

3.鏈條跳牙

鏈條過松、磨損嚴重或者兩條鏈條長短存有較大誤差，出現以上情況，當運轉到機頭鏈輪處時，會發生跳牙現象，使鏈輪的連環受到鏈輪牙齒的沖擊，造成連環變形、斷裂。

4.超載運行

當輸送煤量過大時，在超負荷情況下啟動電動機，增大了鏈條承受的動張力，致使鏈條斷裂。

5.兩條鏈條的連環節距不一樣

使得負荷偏重于某一條鏈條，致使該鏈條過載運行，長期運行使得鏈條過疲勞，引起斷鏈事故。

除了以上情況，變形連環多、刮板機機道不平不直、回煤多都會使得鏈條嚙合不好，兩邊受力不均勻引起斷鏈事故。

（二）防止斷鏈措施

1. 提高鏈條的制造質量

在鏈條的選擇采購時，應該充分的考慮鏈環形狀、尺寸對鏈條應力的影響，并考慮在運轉中的受力狀態、疲勞、變形、腐蝕、磨損等情況，使所用的鏈環不僅具有合理的形狀、結構和設計尺寸，并應具有取優良材料、合理的熱處理工藝，保證所選用鏈條的質量完全滿足生產需要。

2.加強設備的維護保養

為了保證煤料的順利平穩運輸，應該對工作面的刮板輸送機進行定期的維護檢修工作，這樣就能把可能發生的機械事故、隱患及早的排除。其次還應該加強對設備的日常管理。做到刮板、連接環、螺栓、螺母，彈簧墊齊全緊固，當發現刮板彎曲變形時及時的更換，并注意鏈條的張緊度，使之松緊合適。再者，當鏈條工作到一定時間，還沒有受到嚴重磨損時，可通過改變平環、立環安裝方位，變動鏈條磨損較大的部位，延長鏈條使用壽命，防止鏈條的斷鏈。

3.加強操作人員的技能水平

刮板機的操作人員應經過專業的培訓后方可上崗，必須熟知刮板機結構性能，工作原理。操作時必須嚴格執行操作規程，定期做好維護保養工作。日常點檢仔細認真，及時發現異常現象，及時進行解決，防止事故發生。

二、刮板機斷鏈動作裝置的改造背景

神華哈爾烏素露天礦選煤廠刮板機斷鏈動作裝置，采用的是傳統的觸碰監測方式，整體裝置安裝于刮板機溜槽內部，采用接近開關采集動作信號。該裝置存在許多不足之處，不能更好地滿足現在的生產運行。所以對其進行了優化設計、改造。具體不足之處主要有一下幾個方面：

（一）1斷鏈動作裝置結構粗糙，極易誤動作，造成整條輸煤系統的聯鎖停機

原斷裂動作裝置，回轉機構采用的是螺桿、螺母配合，用M16的螺桿配套M20的螺母，形成間隙配合，保證回轉順暢。這樣的配合顯然缺乏精度，使得回轉擺動幅度不易確定，信號頻率變化不穩定，不能更好地監測，造成誤動作。另外這種連接，接觸部位只是兩個點，極易使得斷裂動作裝置在外部風力的作用下擺動，造成誤動作。

原斷裂裝置的觸碰部件為鐵條，觸碰到鐵質的刮刀，反彈力大，傳遞到裝置的震動也大，不利于信號的平穩監測。刮板機運行中，觸碰部件與每個刮刀反復的碰撞，使得鐵質觸碰條磨損較快，更換周期短。另外兩邊的觸碰貼條磨損不一致了，會造成兩邊的信號返回頻率不同，出現斷鏈誤動作。

（二） 安裝位置不合理

斷鏈動作裝置安裝于刮板機機尾、機頭溜槽內部，鏈輪的上方，鏈輪下方是毛煤倉入料倉口。由于在鏈輪上方，當刮板機煤料量較多時，裝置極易被煤塊碰撞，造成誤動作或損壞機構。再者，裝置維修維護時，檢修人員需要進入溜槽進行工作，費時費力，而且十分危險，不小心就會有跌入倉內的可能。

斷鏈動作裝置安裝于溜槽內，十分不便于巡檢人員的直觀檢查，致使不能及時發現裝置的運行狀況。

（三）信號監測不全面

原裝置只安裝于刮板機的一側，但由于SGB重型刮板機的刮刀長度為1.6米，刮刀之間的距離為1.2米，所以當另一側的鏈條斷鏈或刮刀斷開，裝置不能及時監測到斷鏈信號，需運行1/2行程后才能被檢測到，不能保證及時停機，從而損壞設備，或使得刮刀吊入倉中，損壞下游洗選設備。

三、裝置的優化改造設計

針對以上的不足或缺陷，研究刮板機運行時的實際情況，設計、制作出新的裝置

（一）優化斷鏈保護裝置結構

①減小回轉機構配合間隙，保證回轉靈活，動作精準;選用φ16軸、軸套配合。②將觸碰機構改為可拆解式，在需要更換觸碰條時，只需拆開直接取出進行更換;③增加反方向限制片，防止觸碰機構反方向運動，防止由慣性引起的頻率不一致。④將觸碰部位有鐵質條改為膠條，增加緩沖，減少磨損。

（二）改變安裝位置

將裝置的安裝位置改在機頭、機尾溜槽的外部，上方，延長觸碰機構擺臂的長度，將其伸入溜槽內進行動作監測。主板、接近開關探頭也安裝于外部，運行人員可直觀對裝置的工作情況進行檢查。也便于了檢修人員維修維護。

（三）增設斷鏈監測裝置，增加一組信號采集，重新設計監測方法

在兩側鏈條處都裝斷鏈動作機構，分別監測兩條鏈的運行情況。運用機械聯動監測機構與接近開關相結合，將刮刀行進中的動態運行信號，經由接近開關傳遞給PLC進行一個“時間”周期掃描，進行循環監測的一個過程。

擺臂被刮刀的行進運動軌跡推動，在達到夾角大于α時位置開關接收不到擺臂的位置信號，中斷向PLC發送信號。擺臂受重力作用回擺達到反向極限夾角β，在α+β角度范圍內接近開關始終可以接收到擺臂的位置信號，如此反復。接近開關收到的開關量信號量間隔時間即是刮板鏈及刮刀的進給位置周期時間，此時需在PLC程序中制作虛擬時間繼電器，當規定時間內無信號反饋即認定發生斷鏈報警發出“斷鏈故障信號”停機，同時位于刮板機兩側相對應的斷鏈監測裝置，相互之間做“映射”左右兩個信號間隔時間超過允許范圍即可認定發生單側斷鏈故障，發出“斷鏈故障信號”停機。

四、結語

能夠很好地解決生產實際中的斷鏈故障的監測問題。通過上面的附圖能夠直觀地看出斷鏈監測器的工作原理，監測器主要是利用了刮刀在行進間的間隔時間，推動開關擺臂運動，并且通過接近開關將位置信號傳遞給上位機，通過校準“時間”能過精確地監測刮刀正常運轉的信號，特別是對槽架較寬的刮板機兩端同監測，具有較大的實際使用意義。