帶式輸送機自動噴霧降塵裝置的研制

□ 田盛時 □ 舒 適 □ 王維威

1.鐵法煤業(集團)有限責任公司曉南礦 遼寧調兵山 112700 2.鐵法煤業(集團)有限責任公司大隆礦 遼寧調兵山 112700

1 設計背景

帶式輸送機是礦井生產體系的重要組成部分,煤炭從采出運至地面的過程中,要先后經過數條膠帶的連續輸送。煤流經過轉載點時,因存在高度落差,會產生大量煤塵,使帶式輸送機的機頭及其下風側成為受煤塵影響的重災區。對于轉載點處的煤塵,必須依靠及時有效的噴霧降塵來防止煤塵飛揚,進而改善巷道內的施工環境,保障該區域作業人員的身體健康。

以往轉載點的降塵由帶式輸送機司機手動啟閉水管閥門實現噴霧,這種人工操作降塵的方法存在兩點不足。

第一,人工操作不能保證噴霧與煤流輸送同步。煤炭運輸時,帶式輸送機每次啟停伴隨閥門的人工啟閉,人工操作會因各種因素產生偏差。膠帶由空載變滿載時,需立刻開啟閥門噴霧,否則會造成巷道內烏煙瘴氣。膠帶空載時,若不立刻關閉閥門,則轉載點處將產生大片積水,造成巷道環境過于潮濕。

第二,浪費水源,影響生產。膠帶空載或停機時漏關閥門,將產生大量水煤,對煤質造成影響,同時產生濕煤掛壁,堵塞煤倉。此外,溫煤粘掛在箕斗內卸不下來,會引起重斗下放。

針對以上不足,筆者研制出一種帶式輸送機自動噴霧降塵裝置,依靠膠帶運載時的煤流來自動控制噴霧。

自動噴霧降塵裝置具有三方面優點。

第一,具有自動啟閉閥門噴霧的功能,解放人力。當煤流經過轉載點時能自動實現噴霧,膠帶空載時自動關閉。啟閉閥門不再是帶式輸送機司機的一項日常工作。

第二,結構簡單,成本低廉。自動噴霧降塵裝置加工維護成本低,所用的構件、配件少,使用后零部件不需頻繁更換。

第三,安裝方便,使用安全。充分利用帶式輸送機機頭自有的部件來固定自動噴霧降塵裝置,實現快速安裝。所選用的電器能夠可靠工作,控制系統電源采用安全電壓,確保操作、維護人員的安全。

2 設計方案

用電動閥門代替手動閥門實現噴霧,閥門的工作電源可就近取自帶式輸送機機頭的配電。考慮到帶式輸送機滿載、空載、停機三種工況,唯一產生明顯變化的是煤流的物位,即滿載時膠帶上有煤流不斷向前行進。筆者以這一變化為切入點,由煤流撞動機械結構,帶動電器開關,實現觸點的閉合,使電動閥門得電,開啟噴霧。

帶式輸送機自動噴霧降塵裝置的安裝位置如圖1所示,安裝在帶式輸送機滾筒的上方。

▲圖1 自動噴霧降塵裝置安裝位置

帶式輸送機自動噴霧降塵裝置的機械結構如圖2所示,由擋桿、轉筒、支架、速度保護傳感器四部分組成。當膠帶上有煤流經過時,擋桿被撞擊,帶動轉筒內的芯軸和固定的磁鐵向前擺動。磁鐵貼近速度保護傳感器時,內部的兩個磁敏元件吸合,實現電氣回路的閉合,使電動球閥得電,開啟噴霧。膠帶空載時,擋桿、磁鐵恢復原位,速度保護傳感器內部的磁敏元件分斷,噴霧停止。

▲圖2 自動噴霧降塵裝置機械結構

帶式輸送機自動噴霧降塵裝置電氣控制系統由饋電開關、電動球閥、帶式輸送機保護箱、速度保護傳感器、轉換開關五部分組成,如圖3所示。在配電點的饋電開關內取得36 V交流電壓,為電動球閥提供電源。電動球閥的啟閉受控于常開觸點5、6和常閉觸點7。當常開觸點5、6同時閉合時,電動球閥才能啟動。一旦兩個常開觸點中有一個常開觸點斷開,則電動球閥立即失電。

▲圖3 自動噴霧降塵裝置電氣控制系統

在帶式輸送機保護箱內設置常開觸點5的目的,是當帶式輸送機停機時,防止出現煤塊剛好停在擋桿位置,觸發速度保護傳感器。若控制回路只靠傳感器單控,則電動球閥將一直開啟,浪費水源。對此,當帶式輸送機停機時,用常開觸點5斷開控制回路,能達到關機即停水的目的。

設置常閉觸點7的目的是使帶式輸送機司機可以視煤塊干濕程度進行控制。若膠帶上的煤塊比較濕,則司機可以斷開常閉觸點7,轉載點不再噴霧。

設置電動球閥的目的是有效降塵。持續的煤流需要噴霧降塵,偶爾經過的小煤塊堆則沒有降塵的必要。電動球閥的內部結構決定了動作有4 s左右的延時,4 s為閥內小型電動機開啟,通過齒輪輸出軸驅動閥桿的時間。對于一條運行速度為2.5 m/s的膠帶而言,10 m以上的持續煤流長度才能開啟閥門進行噴霧。偶爾經過的零星煤塊,雖然可以撞擊擋桿,但是電動球閥還沒有動作就迅速復位,使控制回路斷開,不再進行噴霧。

速度保護傳感器內的磁敏元件靠外部磁鐵產生的磁場進行吸合,相比于行程開關等其它控制電器,動作時元件內部及元件與機械構件之間無接觸、無摩擦,減小了部件之間的相互磨損。

3 制造

將三根4.5號角鋼用螺栓連接,組成門式支架。橫向的角鋼兩端加工有長孔,方便安裝時根據現場實際情況調節寬度。縱向的兩根角鋼下部焊有8 mm厚鋼板,鋼板上加工有4×φ10 mm孔,可用螺栓固定在鉸接托輥的立板上。將直徑為8 mm的圓鋼一端加工出螺紋,穿過直徑為45 mm、長為215 mm的托輥芯軸,用螺母夾緊固定,形成轉筒擋桿機構。將轉筒焊接在支架上,并保持擋桿與支架的中心線重合。加工出與速度保護傳感器大小尺寸相匹配的固定架,焊接在轉筒的另一端。將速度保護傳感器放入固定架內,用頂緊螺桿固定。在轉筒另一端的芯軸處,安裝尺寸合適的鋼片,鋼片的另一側安裝有磁鐵。鋼片和磁鐵可以隨芯軸一起轉動,磁鐵轉到速度保護傳感器近點處時,可使速度保護傳感器內的磁敏元件吸合。

4 安裝

帶式輸送機自動噴霧降塵裝置安裝示意圖如圖4所示。在帶式輸送機滾筒上方找到合適的鉸接托輥架,用M10螺栓將門式支架兩端與托輥架相固定。根據現場情況,靈活調整橫向支架兩端長孔內的螺栓位置,使組成支架的三根角鋼縱向與橫向相互垂直。在轉筒芯軸內旋入擋桿,擋桿的高度視膠帶上的煤流情況而定,可通過螺紋的裕量調節。一般而言,在膠帶上方100 mm高度處物位變化最為靈敏,因此使擋桿下端距膠帶面100 mm。放入速度保護傳感器,擰緊頂緊螺桿,連接電纜并布線。在機頭配電點的饋電開關內取電源,在帶式輸送機保護箱內設置觸點,在司機操作室內安裝轉換開關,在落貨點正上方安裝電動球閥,并用電纜將它們連接,形成回路。

▲圖4 帶式輸送機自動噴霧降塵裝置安裝示意圖

安裝后,對部件、器件進行調試,并進行全過程試驗,使帶式輸送機自動噴霧降塵裝置在受控情況下達到最佳運行狀態。

5 應用效果

帶式輸送機自動噴霧降塵裝置批量加工后,已被廣泛應用于曉南礦井下各帶式輸送機機頭,并取得了良好的效果,巷道內煤塵飛揚的現象得到遏制。具體應用效果包括四方面。

(1) 降塵及時有效。膠帶上只要有持續的煤流通過,帶式輸送機自動噴霧降塵裝置便迅速開啟,在轉載點處起塵之前噴霧。煤流結束后,電動球閥迅速關閉,不浪費水源。

(2) 節約人力。帶式輸送機自動噴霧降塵裝置可以使帶式輸送機司機從頻繁啟閉閥門這項日常工作中解脫出來,更專心于觀察設備運行情況。

(3) 結構輕巧,易于安裝。帶式輸送機自動噴霧降塵裝置所用的零部件較少,降低了故障產生的頻率,安裝容易。日常維護除檢查速度保護傳感器的靈敏度和擋桿底部的變形磨損程度外,不必過多關注其它部件。

(4) 安全。控制線路采用36 V安全電壓,保證安裝、維護人員的安全。

6 結束語

在礦山企業向以人為本、生產標準化方向發展的過程中,研制并應用帶式輸送機自動噴霧降塵裝置,各礦井下帶式輸送機機頭及下風側受煤塵影響的重災區得到了治理,保障了作業員工的身體健康,改善了巷道內的空氣環境。帶式輸送機自動噴霧降塵裝置本著機械化減人、自動化換人的理念,很好地解決了煤炭生產中遇到的實際問題,宜向各礦山企業推廣。