綜采工作面刮板輸送機張緊裝置控制系統研究

王中棟

（山西汾西礦業（集團）有限責任公司雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

引言

刮板輸送機是綜采工作面煤炭運輸的主要設備，其運輸的煤炭量動態變化，從而使得刮板鏈張緊力不斷變化。當刮板鏈張緊力過小則刮板鏈環與鏈輪嚙合過程中容易松動，進而導致脫鏈故障；當張緊力過大時則鏈輪、鏈環摩擦阻力增加，不僅增加刮板輸送機能耗，而且設備磨損程度顯著增加[1-3]。現階段刮板輸送機張緊多是通過人工控制機尾處的緊鏈裝置實現，此種張力調節方式存在自動化程度低、張緊力變化明顯等問題。為此，提出一種刮板輸送機張緊控制系統，該系統通過控制機尾收縮實現張緊力自動調整，從而實現對刮板鏈張力的自動控制。

1 綜采工作面刮板鏈張緊力影響因素分析

山西某礦90306綜采工作面設計走向長、傾向長分別為1 560 m、256 m，回采的9號煤層厚度平均3.9 m，傾角6°，賦存較為穩定。9號煤層頂底板巖層以穩定的砂質泥巖、粉砂巖為主。采面使用MG-500/1140-GWD型采煤機、ZY8000/25/50液壓支架以及SGZ-900/1050刮板輸送機。具體采面使用的刮板輸送機技術參數見表1所示。

表1 刮板輸送機技術參數

根據采面刮板輸送機使用情況，將影響刮板鏈張緊力因素歸結為以下幾個方面：

1）采用刮板輸送機鏈環規格為Φ34×123-C，本身鏈環為彈性體。鏈環在電動機張緊力以及摩擦阻力等因素綜合作用下出現彈性變形，從而使得張緊力有所降低。

2）隨著刮板輸送機服役時間增加，鏈環局部位置出現塑形、蠕變變形，鏈環長度有所增加，從而使得張緊力降低。

3）采煤回采過程中煤炭截割量不斷變化，掉落至刮板輸送機中部槽內的原煤量會動態變化，原煤量不同使得刮板鏈環受到的張力出現動態變化，從而影響刮板鏈張緊長度。

4）采面在回采過程中，在煤層傾角、采面輸送機不平直等因素影響下，刮板鏈中部槽間會出現間隙，不同位置間隙以及間隙量均會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態變化過程，通過自動調整機尾伸縮裝置可實現刮板鏈張緊力的動態補償，從而確保刮板鏈始終具有合適的張緊度。

2 自動張緊控制系統分析

2.1 系統結構組成

具體自動張緊控制系統結構包括有PLC控制裝置、鏈條張力檢測裝置、液壓控制系統以及機尾伸縮裝置等，具體結構見圖1所示。其中鏈條張力檢測通過測定液壓油缸內壓力變化實現。液壓油壓力測定信號傳輸至PLC后，PLC將液壓油壓力與標準壓力進行比對，并決定是否對刮板鏈條進行張緊；機尾伸縮裝置通過調整鏈輪間距來實現張力自動調節；液壓控制系統中電磁閥依據PLC控制指令動作，從而實現液壓油缸伸縮控制。

圖1 自動張緊控制系統結構

2.2 工作原理

在刮板輸送機啟動初期，通過調整機頭、機尾電動機啟動順序即可給刮板鏈施加一定量的預緊力；隨后依據刮板輸送機運行過程中運輸煤炭量變化對刮板鏈張緊程度進行調節。具體的控制原理為：

1）當PLC檢測到液壓油缸壓力超過設定上限值時，表明刮板鏈張力過大，則PLC向液壓系統發出控制指令，液壓油缸緩慢收縮，從而減少刮板鏈張力；

2）當PLC檢測到液壓油缸壓力小于設定下限值時，表明刮板鏈張力過小，則PLC向液壓系統發出指令，液壓油缸緩慢伸出，增加刮板鏈張力；

3）當液壓油缸壓力在設定值范圍區間時，則表明刮板鏈張力在合理范圍內。

2.3 機尾伸縮裝置結構

具體在刮板輸送機機尾布置的伸縮裝置結構見圖2所示，主要結構包括有固定底架、滑動機架、張緊油缸等構成。將機尾鏈輪布置在滑動機架上，張緊油缸及支座等布置在底架兩側，油缸伸縮桿與移動機架連接。液壓油缸伸縮桿帶動機架移動，從而實現刮板鏈張力的調節。

圖2 機尾伸縮裝置結構

2.4 液壓控制系統

通過布置傳感器對液壓油缸壓力進行實時測定，測定信號經過模數轉換后傳輸給PLC，PLC將測定壓力值與設定壓力值進行比對，從而確定液壓油缸伸出、回縮或者保持不變。具體液壓控制系統結構見圖3所示，主要結構包括有油泵、油箱、電磁閥等。油泵將液壓油泵送至液壓系統中，當電磁閥處于截止位時安全閥回流至液壓油箱；當電磁閥開啟后則液壓油流入張緊油缸內，液壓油通過推動液壓油缸活塞移動實現移動量以及移動方向控制。

圖3 液壓控制系統結構

3 結語

刮板輸送機是實現煤炭運輸的主要設備，確保刮板鏈張緊力在合理范圍內不僅可提高刮板輸送機煤炭運輸效率，而且可降低設備磨損以及能耗。針對現階段手動調節張緊力存在調節滯后、精準度偏低以及無法滿足自動化生產需要等問題而設計的張緊裝置控制系統，通過其各系統間相互配合即可將刮板輸送機刮板鏈張緊力確定在合理范圍內。