昊興塬煤礦DTL120型皮帶機安全監(jiān)測系統(tǒng)的改造研究

董西會

（山西煤炭運銷集團蒲縣昊興塬煤業(yè)有限公司， 山西 蒲縣 041200）

引言

在煤礦井下運輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)中，與其他礦井運輸設(shè)備相比，皮帶機具有輸送能力大、遠距離運輸、能量消耗低、運輸平穩(wěn)和連續(xù)性運輸?shù)缺姸鄡?yōu)勢。但是皮帶機工作環(huán)境處在狹窄的巷道中，條件惡劣、路線復(fù)雜、煤塵嚴重、運料不均衡等會給皮帶帶來一些故障，例如皮帶打滑、堆煤、電機燒壞、托輥失去平衡，嚴重的時候這些故障會引起連帶的故障或者事故[1]。一旦皮帶機出現(xiàn)故障，必然會造成與之工藝配套的掘進工作和采煤工作陷入癱瘓，進而引起整個礦井停產(chǎn)停業(yè)[2]。為此，針對皮帶機的重要性，本文以昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機為例進行探討。

1 皮帶機結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機是一種連續(xù)性運輸?shù)脑O(shè)備，具有運輸量大、使用方便、能量消耗較低等特性，主要由動力裝置、張緊裝置、機架、皮帶、托輥和其他零部件組成，其結(jié)構(gòu)簡易圖詳見圖1。昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，皮帶機成為了聯(lián)系昊興塬煤礦井下和井上的樞紐，但是在使用過程中也出現(xiàn)了電機、減速器、皮帶、托輥和機架等故障，為此，分別分析其故障原因，為安全監(jiān)測提供技術(shù)支撐。

2 皮帶機常見故障分析

2.1 驅(qū)動裝置故障分析

1）電機故障：昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機電機過熱故障，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，引起過熱主要是運送物料過重造成，但是電子繞組、電壓變化起伏明顯也會給驅(qū)動裝置的電機造成故障；若果繞組接地或者短路、線路接錯等會引起電流瞬時增大，電流激增會燒壞電機；若調(diào)速裝置不正常運行，必然會引起電機轉(zhuǎn)速變化，給皮帶機帶來堆煤或者皮帶在高速運行下被拉斷事故。

2）減速器故障：昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機托運物料過重，且長時間運行，齒輪受壓力作用造成斷齒、磨損，軸的徑向和軸向跳動量也會出現(xiàn)明顯增加，相應(yīng)給軸承造成腐蝕或者磨損破壞，減速器受到齒輪和軸承破壞會發(fā)出異響或者異常振動[3]，嚴重時直接損毀減速器。

圖1 DTL120型皮帶機結(jié)構(gòu)簡易示意圖

表1 DTL120/120/2×560型皮帶機主要技術(shù)參數(shù)

2.2 皮帶故障分析

1）皮帶打滑：昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機皮帶打滑的原因之一是皮帶與傳動滾筒之間出現(xiàn)了較大滑差率，原因之二是皮帶張力較弱的情況下，皮帶與傳動滾筒的摩擦力不足[4]。皮帶打滑帶來的問題是不僅降低皮帶運輸能力，如果未及時發(fā)現(xiàn)采取一定的保護措施，還會造成皮帶點燃被燒。

2）皮帶斷帶或撕裂：昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機皮帶組成結(jié)構(gòu)詳見圖2所示的三維示意圖。上覆層、鋼絲繩、芯膠、下覆層共同構(gòu)成了整個皮帶。一些鋼絲繩受力過大，皮帶發(fā)生斷帶的原因主要是受縱向拉力作用，皮帶中的鋼絲繩因為數(shù)量較多，在連接處極易發(fā)生橫向斷裂，另外皮帶接頭處老化也會造成皮帶斷帶[5]。受到一些堅硬的物料劃傷，皮帶在張力作用下被撕裂。若不及時處理斷帶或者撕裂故障，會引起物料堆積、皮帶傷人等事故。

圖2 皮帶組成結(jié)構(gòu)三維圖

3）皮帶跑偏：昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機長期在井下巷道中運行，皮帶中心線與機架中心線難免會出現(xiàn)偏差，圖3為皮帶跑偏的三種類型，分別為右偏差、左偏差和蛇形偏差。皮帶與機架中心線出現(xiàn)偏差，會引起皮帶磨損，嚴重影響皮帶質(zhì)量，局部有可能將物料散落，也有可能出現(xiàn)整條皮帶斷帶或者受摩擦起火。

圖3 皮帶跑偏的幾種類型

2.3 托輥與機架故障分析

1）托輥故障：皮帶機處于井下復(fù)雜的工況下，受煤塵、潮濕、其他物體影響，昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機的托輥軸承容易被腐蝕，影響其光滑程度，造成托輥轉(zhuǎn)速出現(xiàn)異常，產(chǎn)生振動或者阻力不一致，致使皮帶跑偏。

2）機架故障：昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機的機架是承受整個皮帶和物料的基礎(chǔ)，皮帶機的其他零部件均要依托機架才能實現(xiàn)，機架的好壞和穩(wěn)定性直接關(guān)系著皮帶機的穩(wěn)定和安全。在運行當中，機架故障主要表現(xiàn)為機架變形，因為皮帶出現(xiàn)偏差，造成一些連帶反應(yīng)，例如皮帶被磨損、打滑、撕裂等，給整個巷道運輸帶來不穩(wěn)定因素。

3 安全監(jiān)測系統(tǒng)改造研究

3.1 皮帶安全監(jiān)測

1）帶速監(jiān)測：為了更好地了解、掌握和控制皮帶是否出現(xiàn)打滑或者超速運行，昊興塬煤礦采用速度傳感器實時監(jiān)測皮帶運行狀況，經(jīng)過性能比較，選用GSC6-SC礦用本質(zhì)安全型速度傳感器對DTL120/120/2×560型皮帶機進行監(jiān)測。選用的速度傳感器如圖4所示。通過速度傳感器監(jiān)測皮帶運行速度，安全監(jiān)測系統(tǒng)對其分析評判，進而控制傳動部運行速度。

圖4 帶速監(jiān)測傳感器

2）張力監(jiān)測：為防止皮帶受張力過大而被拉斷或者撕裂，選用液壓自動拉緊裝置監(jiān)測DTL120/120/2×560型皮帶機皮帶所受張力大小。該張力監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)如圖5所示，張力監(jiān)測裝置具有占用空間小、張緊力大等優(yōu)勢，拉力傳感器與皮帶中的鋼絲繩連接，可以測得鋼絲繩所受力，進而判斷出皮帶張緊力，隨著工況變化不斷自動調(diào)整皮帶的張力。

圖5 張力監(jiān)測裝置

3）跑偏與堆煤監(jiān)測：雖然昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機每隔一定距離設(shè)置了調(diào)心托輥，但是由于該皮帶機很長，另外井下復(fù)雜的條件，調(diào)心托輥并不能完全保障皮帶不出現(xiàn)跑偏，為此，在皮帶的適當位置增設(shè)跑偏監(jiān)測傳感器，監(jiān)測皮帶運行狀況，一旦出現(xiàn)跑偏情況，安全監(jiān)測系統(tǒng)會做出相應(yīng)動作，避免事故發(fā)生。

一旦皮帶出現(xiàn)打滑、跑偏等故障時，就會造成皮帶所運送物料堆積，通常稱之為堆煤事故。堆煤還會引起次生的火災(zāi)，為嚴防堆煤發(fā)生，在轉(zhuǎn)載處、機頭處等合宜位置[6]增設(shè)堆煤傳感器實時監(jiān)測，以便安全監(jiān)測系統(tǒng)掌握、調(diào)控，一旦發(fā)生堆煤緊急情況，安全監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出報警，這時停機維修，確保生產(chǎn)安全。

3.2 托輥安全監(jiān)測

因為托輥布置在整個皮帶機上，傳感器難以監(jiān)測機架變形，為了確保DTL120/120/2×560型皮帶機托輥和機架安全，采用移動分站對托輥和機架進行巡檢，該分站可以對托輥和機架所處環(huán)境中的溫度、瓦斯等信息采集，并配以人工輔助檢查，人工檢查到的信息也可以同分站一樣實時反饋給主站，從而掌握托輥和機架運行信息，為安全監(jiān)測系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以便監(jiān)測系統(tǒng)進行調(diào)控。

3.3 其他故障排除措施

針對昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機電機振動、聲音異常、運轉(zhuǎn)異常、外殼過熱等故障，可以采取調(diào)整緊固安裝螺栓，調(diào)整皮帶張力，調(diào)節(jié)接觸器，加強通風和檢查配線直徑、長度。對于減速器聲音異常、外殼過熱問題，潤滑油加到規(guī)定油位，更換

軸承，改善齒面接觸狀況或更換齒輪。傳動滾筒處有

尖叫聲是因為皮帶打滑，應(yīng)檢查皮帶是否張緊。

4 結(jié)論

昊興塬煤礦DTL120/120/2×560型皮帶機在運行中常見的故障主要為驅(qū)動裝置故障、皮帶故障和托輥、機架故障，應(yīng)對皮帶、托輥進行監(jiān)測，并輔以其他故障排除方法，從而確保皮帶機安全、穩(wěn)定運行。