綜采工作面刮板輸送機(jī)張緊裝置控制系統(tǒng)研究

王中棟

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

引言

刮板輸送機(jī)是綜采工作面煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，其運(yùn)輸?shù)拿禾苛縿?dòng)態(tài)變化，從而使得刮板鏈張緊力不斷變化。當(dāng)刮板鏈張緊力過(guò)小則刮板鏈環(huán)與鏈輪嚙合過(guò)程中容易松動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致脫鏈故障；當(dāng)張緊力過(guò)大時(shí)則鏈輪、鏈環(huán)摩擦阻力增加，不僅增加刮板輸送機(jī)能耗，而且設(shè)備磨損程度顯著增加[1-3]。現(xiàn)階段刮板輸送機(jī)張緊多是通過(guò)人工控制機(jī)尾處的緊鏈裝置實(shí)現(xiàn)，此種張力調(diào)節(jié)方式存在自動(dòng)化程度低、張緊力變化明顯等問(wèn)題。為此，提出一種刮板輸送機(jī)張緊控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)控制機(jī)尾收縮實(shí)現(xiàn)張緊力自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刮板鏈張力的自動(dòng)控制。

1 綜采工作面刮板鏈張緊力影響因素分析

山西某礦90306綜采工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)、傾向長(zhǎng)分別為1 560 m、256 m，回采的9號(hào)煤層厚度平均3.9 m，傾角6°，賦存較為穩(wěn)定。9號(hào)煤層頂?shù)装鍘r層以穩(wěn)定的砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主。采面使用MG-500/1140-GWD型采煤機(jī)、ZY8000/25/50液壓支架以及SGZ-900/1050刮板輸送機(jī)。具體采面使用的刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1所示。

表1 刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)

根據(jù)采面刮板輸送機(jī)使用情況，將影響刮板鏈張緊力因素歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：

1）采用刮板輸送機(jī)鏈環(huán)規(guī)格為Φ34×123-C，本身鏈環(huán)為彈性體。鏈環(huán)在電動(dòng)機(jī)張緊力以及摩擦阻力等因素綜合作用下出現(xiàn)彈性變形，從而使得張緊力有所降低。

2）隨著刮板輸送機(jī)服役時(shí)間增加，鏈環(huán)局部位置出現(xiàn)塑形、蠕變變形，鏈環(huán)長(zhǎng)度有所增加，從而使得張緊力降低。

3）采煤回采過(guò)程中煤炭截割量不斷變化，掉落至刮板輸送機(jī)中部槽內(nèi)的原煤量會(huì)動(dòng)態(tài)變化，原煤量不同使得刮板鏈環(huán)受到的張力出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，從而影響刮板鏈張緊長(zhǎng)度。

4）采面在回采過(guò)程中，在煤層傾角、采面輸送機(jī)不平直等因素影響下，刮板鏈中部槽間會(huì)出現(xiàn)間隙，不同位置間隙以及間隙量均會(huì)影響刮板鏈張緊程度。

從上述分析得出，刮板鏈張緊力處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整機(jī)尾伸縮裝置可實(shí)現(xiàn)刮板鏈張緊力的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，從而確保刮板鏈?zhǔn)冀K具有合適的張緊度。

2 自動(dòng)張緊控制系統(tǒng)分析

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

具體自動(dòng)張緊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括有PLC控制裝置、鏈條張力檢測(cè)裝置、液壓控制系統(tǒng)以及機(jī)尾伸縮裝置等，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。其中鏈條張力檢測(cè)通過(guò)測(cè)定液壓油缸內(nèi)壓力變化實(shí)現(xiàn)。液壓油壓力測(cè)定信號(hào)傳輸至PLC后，PLC將液壓油壓力與標(biāo)準(zhǔn)壓力進(jìn)行比對(duì)，并決定是否對(duì)刮板鏈條進(jìn)行張緊；機(jī)尾伸縮裝置通過(guò)調(diào)整鏈輪間距來(lái)實(shí)現(xiàn)張力自動(dòng)調(diào)節(jié)；液壓控制系統(tǒng)中電磁閥依據(jù)PLC控制指令動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)液壓油缸伸縮控制。

圖1 自動(dòng)張緊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

在刮板輸送機(jī)啟動(dòng)初期，通過(guò)調(diào)整機(jī)頭、機(jī)尾電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)順序即可給刮板鏈?zhǔn)┘右欢康念A(yù)緊力；隨后依據(jù)刮板輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)輸煤炭量變化對(duì)刮板鏈張緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體的控制原理為：

1）當(dāng)PLC檢測(cè)到液壓油缸壓力超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，表明刮板鏈張力過(guò)大，則PLC向液壓系統(tǒng)發(fā)出控制指令，液壓油缸緩慢收縮，從而減少刮板鏈張力；

2）當(dāng)PLC檢測(cè)到液壓油缸壓力小于設(shè)定下限值時(shí)，表明刮板鏈張力過(guò)小，則PLC向液壓系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓油缸緩慢伸出，增加刮板鏈張力；

3）當(dāng)液壓油缸壓力在設(shè)定值范圍區(qū)間時(shí)，則表明刮板鏈張力在合理范圍內(nèi)。

2.3 機(jī)尾伸縮裝置結(jié)構(gòu)

具體在刮板輸送機(jī)機(jī)尾布置的伸縮裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示，主要結(jié)構(gòu)包括有固定底架、滑動(dòng)機(jī)架、張緊油缸等構(gòu)成。將機(jī)尾鏈輪布置在滑動(dòng)機(jī)架上，張緊油缸及支座等布置在底架兩側(cè)，油缸伸縮桿與移動(dòng)機(jī)架連接。液壓油缸伸縮桿帶動(dòng)機(jī)架移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刮板鏈張力的調(diào)節(jié)。

圖2 機(jī)尾伸縮裝置結(jié)構(gòu)

2.4 液壓控制系統(tǒng)

通過(guò)布置傳感器對(duì)液壓油缸壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定，測(cè)定信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給PLC，PLC將測(cè)定壓力值與設(shè)定壓力值進(jìn)行比對(duì)，從而確定液壓油缸伸出、回縮或者保持不變。具體液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示，主要結(jié)構(gòu)包括有油泵、油箱、電磁閥等。油泵將液壓油泵送至液壓系統(tǒng)中，當(dāng)電磁閥處于截止位時(shí)安全閥回流至液壓油箱；當(dāng)電磁閥開啟后則液壓油流入張緊油缸內(nèi)，液壓油通過(guò)推動(dòng)液壓油缸活塞移動(dòng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)量以及移動(dòng)方向控制。

圖3 液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語(yǔ)

刮板輸送機(jī)是實(shí)現(xiàn)煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，確保刮板鏈張緊力在合理范圍內(nèi)不僅可提高刮板輸送機(jī)煤炭運(yùn)輸效率，而且可降低設(shè)備磨損以及能耗。針對(duì)現(xiàn)階段手動(dòng)調(diào)節(jié)張緊力存在調(diào)節(jié)滯后、精準(zhǔn)度偏低以及無(wú)法滿足自動(dòng)化生產(chǎn)需要等問(wèn)題而設(shè)計(jì)的張緊裝置控制系統(tǒng)，通過(guò)其各系統(tǒng)間相互配合即可將刮板輸送機(jī)刮板鏈張緊力確定在合理范圍內(nèi)。