選煤廠刮板輸送機斷鏈故障分析及保護技術研究

肖文遠

(神東煤炭集團公司 洗選中心，陜西 神木 719315)

在選煤廠刮板輸送機的日常運行過程中，因斷鏈、跳鏈引起的機電故障約占整個設備故障的62%以上，嚴重影響生產的安全穩定運行，因此對刮板輸送機斷鏈保護的改造勢在必行。根據生產經驗判斷分析，刮板機在煤礦采煤工作面中斷鏈事故影響產量占鏈板運輸機總影響產量的52.2%[1].現階段選煤廠使用的斷鏈掉鏈保護裝置形式多樣，較為常見的為：在刮板輸送機頂部安裝保護裝置觸發刮板機的刮板，采集相關信號進行分析和比對，進而對故障進行報警。該類保護存在保護裝置體積較大，安裝維修不方便，對刮板輸送機的正常穩定運行存在較大干擾，裝置零部件數量多，檢查、維修不方便等缺陷[2].

1 刮板輸送機斷鏈原因分析

1.1 質量問題引起的斷鏈

引起刮板機斷鏈的大部分原因是采購了材質和加工質量均不達標的劣質圓環鏈，導致其在使用中發生脆性斷裂或塑性變形斷裂[3,4].

1.2 自然損壞引起的斷鏈

一方面，粒度大的煤塊、比重較大的矸石、雜物加速了鏈條的磨損。另一方面，鏈條與刮板輸送機槽箱底板、鏈條與鏈條、鏈條與頭尾輪、鏈條與煤塊、雜物等之間形成的滑動摩擦也會在一定程度上加速鏈條的磨損；惡劣的作業環境加劇了鏈條的腐蝕，降低了鏈條的受力截面積和強度[5].

1.3 使用維護不當引起斷鏈現象

緊鏈時鏈條過緊，一方面增大了鏈條的初張力，加速了刮板鏈的磨損，另一方面，當刮板鏈被卡時，增大了鏈環的動張力負荷，超過極限值時可能使鏈條斷裂；鏈條過松時容易發生跳牙，造成鏈環變形、斷裂和刮板彎曲；刮板鏈在滿載或超載的情況下頻繁啟動，或停機后沒有清空溜槽上的煤而再次啟動，會使刮板鏈承受很大的動張力，易造成斷鏈；刮板輸送機在使用過程中底槽積於煤泥、矸石或刮板機鏈設置較松，刮板鏈卡堵情況下，強行啟動刮板機，刮板機鏈因受沖擊載荷造成斷鏈[6].

1.4 保護設置不合理引起斷鏈現象

神東洗選中心布爾臺選煤廠前期對刮板機的斷、跳鏈組合保護進行改造并投入使用，見圖1，在頭輪、尾輪兩側分別安裝跳鏈保護，該組合保護在使用過程中過度靈敏、刮板機正反轉運行時都可以進行監測，但由于礦井原煤系統雜物較多，致使刮板機斷鏈、跳鏈保護在運行過程中經常出現誤動作及傳感器損壞等故障，不僅造成傳感器頻繁損壞、刮板機保護檢測準確率下降，還嚴重影響生產的穩定運行。

1—頭輪右跳鏈保護 2—頭輪左跳鏈保護 3—尾輪左跳鏈保護 4—尾輪右跳鏈保護

2 刮板輸送機斷鏈的預防措施

2.1 嚴格把控刮板、鏈條的質量

在制作標書、招標采購環節，優先選用銷售業績突出、信譽、服務態度良好的供應商。另外在到貨驗收環節，須按照標書里面涉及的技術要求逐項檢測，確保產品質量達標。最后，在使用過程中，如發現問題，按照相關制度、規定、流程與供應商積極協商，逐步改善產品質量，提高產品穩定性，最終達到設備穩定運行的狀況[7].

2.2 減少自然損壞

在設備實際運行過程中，優先使用帶有軟啟動的液力偶合器，減少設備啟動時刮板、鏈條所受的動載荷和沖擊載荷。另外在設備運行過程中，需要高度關注刮板輸送機鏈條的受力、變形、疲勞、磨損、腐蝕等情況，在條件允許的情況下，應每隔一個周期將鏈條拆卸后，翻轉90°再使用[8].

2.3 加強設備的日常維護保養

加強設備日常維護和保養，發現問題及時處理；在更換刮板輸送機底板、滑道等日常維護管理過程中，將滑道、底板上面的積煤、矸石、雜物等清理干凈，確保底板平直；新更換的刮板、鏈條運行一段時間后對鏈條進行預緊[9]；嚴格按照刮板輸送機的設計運行能力進行加載負荷。

2.4 優化刮板輸送機跳鏈、斷鏈保護

在刮板輸送機上滑道兩側(頭輪第二根刮板處)安裝斷鏈保護機械傳動檢測機構，見圖2.刮板輸送機利用在運行過程中刮板的自身重力對機械傳動機構進行一個壓、放循環穩定脈沖檢測過程，將均勻的機械檢測信號傳送到刮板機箱體外的脈動電器傳感器，然后利用電器傳感器進行間接檢測，將信號返回PLC控制程序中，對刮板輸送機的運行狀態進行檢測。兩側傳感器同步延時設置在200～400 ms,便于對刮板機的跳鏈、斷鏈進行檢測。如刮板輸送機左側或右側斷鏈保護返回的檢測信號間隔時間大于400 ms，則設定為刮板輸送機出現斷鏈事故，程序設定自動停車，人工對刮板輸送機進行相關檢查確認。刮板輸送機在運行方向左右兩側分別安裝頭輪跳鏈保護、斷鏈保護、尾輪跳鏈保護，在正常運行過程中頭輪跳鏈保護只檢測頭輪處刮板運行高度，斷鏈保護檢測刮板運行的同步性并在使用過程中進行組合判斷。當頭輪跳鏈保護動作后PLC程序設定為刮板輸送機報警狀態。同時在頭輪跳鏈保護報警的過程中，斷鏈保護也出現報警時判斷為故障報警，PLC設定程序立即停機。通過增設一組跳鏈、斷鏈聯合保護裝置，進一步提高了刮板輸送機跳鏈、斷鏈的準確性，減少了設備誤動率，降低了機電事故的發生。為了不影響生產的穩定運行，快速查找故障發生的位置，頭輪跳鏈分為機頭左跳鏈、機頭右跳鏈2種類型，使用方便快捷，故障查找精準便捷，安全可靠性強。

1—尾輪右跳鏈保護 2—刮板輸送機上滑道 3—刮板輸送機刮板 4—右斷鏈保護 5—頭輪右跳鏈保護 6—頭輪左跳鏈保護 7—左斷鏈保護 8—尾輪左跳鏈保護

刮板輸送機斷鏈保護結構見圖3.斷鏈保護旋轉機構機械轉動桿焊接在斷鏈保護主體翹板下，斷鏈保護旋轉機構機械轉動桿安裝在上滑道下焊接的鋼管里，形成旋轉結構，在刮板輸送機槽箱兩側打一定直徑的孔，將鋼管引出，便于電器傳動器檢測轉動桿的信號。同時，斷鏈保護旋轉機構限位桿焊接在主體翹板側面，為了確保斷鏈保護的完好性以及精準穩定檢測信號，在上滑道下焊接了斷鏈保護旋轉機構限位座。

1—刮板輸送機斷鏈保護主體翹板 2—刮板輸送機上滑道 3—刮板輸送機箱體 4—電器傳感器 5—斷鏈保護旋轉機構機械轉動桿 6—鋼管 7—斷鏈保護旋轉機構限位桿 8—斷鏈保護旋轉機構限位座

該斷鏈保護的運行原理示意圖見圖4.

1—刮板 2—斷鏈保護主體翹板 3—上滑道 4—斷鏈保護旋轉機構機械轉動桿 5—斷鏈保護旋轉機構限位桿 6—斷鏈保護旋轉機構限位座

3 結 語

排除刮板、鏈條等質量原因以及正常保養維護外，通過對刮板輸送機跳鏈、斷鏈聯合保護裝置的優化，實現了對刮板及鏈條的精準檢測，減少了煤流系統中因雜物而導致的保護誤動作現象。另外，通過斷鏈與跳鏈保護裝置的組合使用，降低了刮板機的故障次數和員工的勞動強度，節約了維護成本，實現了刮板輸送機的穩定運行。