何永彬，李 立，王 斌，袁小霞

(神東煤炭集團洗選中心 補連塔選煤廠，內蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

補連塔選煤廠是一座特大型現(xiàn)代化礦井型選煤廠，位于內蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)，隸屬中國神華神東煤炭集團洗選中心。該廠于1997年10月18日建成投產，經兩次改擴建投產后，目前全廠礦井原煤設計處理能力達22.0 Mt/a。

刮板輸送機是各選煤廠最常用的運輸轉載設備，常用于原煤分級或入洗煤的配煤、產品煤的配倉、中間產品煤摻配。與常用的運輸設備膠帶輸送機相比，不足之處主要是在生產過程中噪音比較大、易造成塊煤的過粉碎及設備磨損快、且維修保養(yǎng)工作量較大、運輸距離小[1-2]。但刮板運輸機具有入料靈活、多點卸料、密閉性能好、粉塵小、運輸角度大、不易撒煤、正反轉靈活切換等特點，特別適用于需要多點卸料、配煤的條件以及需要側向移動的運輸環(huán)境。

刮板輸送機日常故障主要是斷鏈、跳鏈、刮板彎曲、磨損、刮板折斷、卡阻等，這些故障一旦發(fā)生，檢修工作量大，就會出現(xiàn)影響系統(tǒng)生產時間較長的情況，且所需的檢修維護人員也較多。如何準確判斷刮板機故障的發(fā)生，從而提前停車進行處理，防止事故進一步擴大，是刮板輸送機保護需要解決的問題。因現(xiàn)有刮板輸送機針對以上故障判斷基本處于起步階段，沒有能夠完全解決問題的相關保護類型。而刮板機在跳鏈的故障判斷更為重要，因為此類故障一旦發(fā)生，直接會導致刮板輸送機鏈條、連接環(huán)、頭尾輪等全部破壞，修復會長時間影響生產。

刮板運輸機的機械主體由槽箱、傳動設備、機頭輪組、機尾輪組、刮板鏈構成[3-4]。槽箱一般都是鋼板焊接制造，刮板機內襯有鑄石板、鋼板等。刮板鏈條主要有環(huán)形鏈和連接環(huán)構成，按照一定的尺寸和方式連接而成。刮板輸送機在正常工況下，傳動裝置通過機頭頭輪輪組帶動槽箱底部的刮板鏈向著一個方向運動，此時鏈條就會帶動刮板機刮板向一個方向運行，而刮板機刮板是垂直于鏈條運行方向的，這樣刮板就可帶動物料向刮板機鏈條運行的方向移動。在運行方向前方出料端卸料后刮板鏈繞過機頭頭輪組向反方向回行，以此往復。

1 刮板輸送機跳鏈原因分析

刮板輸送機在運行中最常見的故障是跳鏈，跳鏈的部位多發(fā)生在機頭和機尾[5-6]。引發(fā)跳鏈的原因比較復雜。如鏈條松和刮板機的底板不平；鏈輪與鏈條節(jié)距不符、雙鏈鏈條長度誤差；鏈條張緊度不夠(松)，這樣在機尾處很容易形成堆積，導致跳鏈，所以計算預緊力很重要，不能過緊，如果過緊鏈條和中部槽都容易磨損。刮板被物料或舌板等卡住也會跳鏈；連接螺栓損變細、馬蹄環(huán)孔磨大，會使鏈條節(jié)距拉大，運行中與鏈輪(牙輪)齒不吻合，就會跳鏈；鏈輪齒面和齒槽磨損，使鏈輪節(jié)徑變小，鏈輪節(jié)距與鏈條節(jié)距不吻合，也會造成跳鏈；兩側條鏈的松緊不一致，也會跳鏈；進料不穩(wěn)定，入料偏、過載也會導致跳鏈。

刮板機發(fā)生跳鏈故障時，很少有兩邊鏈條同時脫離鏈輪的情況，一般都是一側鏈條跳脫鏈輪，導致兩邊的鏈條錯位，使刮板與鏈條呈傾斜狀態(tài)運行。此時，如果能及時發(fā)現(xiàn)并停車處理，短時間就可正常運轉。但是，如果不能及時的發(fā)現(xiàn)處理，錯位越來越大，就容易造成鏈條拉斷、破壞鑄石槽箱或鏈條滑道，拉翻機座等事故，使跳鏈故障的危害程度擴大。

由于引發(fā)刮板輸送機跳鏈的原因較復雜，影響因素較多，故很難針對所有影響因素采取相應措施以徹底消除跳鏈事故的發(fā)生。根據(jù)對刮板機跳鏈故障的分析可知，無論是何種原因造成的跳鏈故障，其主要表現(xiàn)為兩邊牽引鏈條的錯位和刮板歪斜。因此，可根據(jù)這一故障現(xiàn)象設計一種刮板輸送機運行狀態(tài)的監(jiān)測裝置，及時發(fā)現(xiàn)故障并快速處理，避免跳鏈故障帶來的危害，最大限度地減少對正常生產的影響。

2 刮板機跳鏈自動檢測裝置與可行性分析

2.1 新型刮板運輸機跳鏈預警裝置設計機構組成

根據(jù)現(xiàn)場刮板機發(fā)生故障時的運行特點設計制作跳鏈保護，安裝于刮板機機頭或機尾能及時檢測到刮板機跳鏈的發(fā)生且能有效避免誤動作。刮板運輸機跳鏈預警裝置，該系統(tǒng)主要由主接近開關固定架、內置壓力彈簧、感應桿、固定架、密封端蓋、缸體、滑動桿、受力弧形板組成，具體如圖1所示。

圖1 刮板運輸機跳鏈預警裝置組成

其中，接近開關固定架用于安裝接近開關，調節(jié)與感應桿距離；內置壓力彈簧在發(fā)生跳鏈故障時，滑動桿向上移動后，內置彈簧能使滑動桿恢復到安裝位置。在發(fā)生跳鏈故障時，滑動桿向上移動帶動感應桿向上移動，接近開關返回信號至PLC，通過PLC在上位畫面產生預警。感應桿固定架可防止感應桿及滑動桿旋轉發(fā)生誤動作或不動作。密封端蓋可限制缸內彈簧上限位，密封缸體防止缸體內進入煤塵等導致保護不靈敏。缸體用于與刮板機固定及限制滑動桿位移，為滑動桿恢復和調力彈簧形成密封空間?；瑒訔U主要用于連接受力弧形板和感應桿。當刮板機頭尾鏈輪處發(fā)生跳鏈時，跳出的鏈條迫使弧形板向上移動，弧形板設計符合刮板機發(fā)生跳鏈時的移動軌跡設計。

2.2 新型刮板機跳鏈預警裝置工作原理

刮板機在運行過程中由于各種原因造成刮板機運行的不平穩(wěn)，從而造成跳鏈。根據(jù)實際所用刮板運輸機大小及頭輪與刮板運輸機頂箱蓋距離安裝刮板運輸機預警裝置。當刮板運輸機發(fā)生跳鏈時，受力弧形板受到跳鏈后刮板輸送機頭輪出鏈條向上的力，感應桿在滑動桿的帶動下，向上運動，感應桿將觸發(fā)接近開關固定架處安裝的接近開關發(fā)出信號，PLC將接收到接近開關固定架處安裝的接近開關的信號，同時將該信號反饋至上位畫面，上位畫面顯示該刮板輸送機跳鏈，同時PLC將通過CPU程序將該刮板輸送機停車，防止跳鏈后事故擴大。

2.3 新型刮板機跳鏈預警裝置創(chuàng)新點

與脈沖循環(huán)計時器檢測裝置對比：脈沖循環(huán)計時器是利用連接的兩電刷(軟鋼絲繩制作)分別安裝于刮板機槽箱上方沿寬度方向的兩端并垂直于鏈條運行方向，使刮板輸送機運行時刮板兩端正好能同時從兩電刷掃過。根據(jù)刮板機運行速度和刮板間距，計時器的延時時間設定為0～10 s，使其略長于兩刮板依次掃過電刷的間隔時間。較該監(jiān)控裝置，新型刮板機跳鏈預警裝置能有效的避免因刮板機刮板變形而引起的誤動作等，有效避免生產系統(tǒng)因設備誤動作而導致的生產效率低，設備沒有檢修時間，機修人員跟隨故障跑等因素。

新型刮板機跳鏈預警裝置的優(yōu)點：對恢復機構部分進行創(chuàng)新，較原用跳鏈保護將彈簧及移動桿置于刮板機蓋板外部并進行密封處理，有效避免銹蝕或煤泥卡組彈簧致使跳鏈機構失去作用。受力板采用多角度設計，因移動桿與受力板用螺栓固定，所以對不同類型刮板機頭尾鏈輪組可選用適合角度的受力板，避免誤動作或漏動作。機構維護簡單，拆裝方便。新型刮板機跳鏈保護的每個部件均可靈活拆卸，維護或更換時無需將刮板機蓋板拆開，只需打開觀察口就可實現(xiàn)安裝與調試工作。保護實現(xiàn)有緩沖余量調節(jié)，有效避免誤動作及保護自身不被損壞。新型刮板機跳鏈保護填補了現(xiàn)關于礦山用刮板機發(fā)生跳鏈故障監(jiān)測報警保護的空白。對比其他跳鏈保護，新型刮板機跳鏈保護監(jiān)測更準確，造價低廉。

2.4 刮板輸送機自動檢測可行性分析

針對目前選煤廠所用刮板輸送機跳鏈預警裝置安裝于刮板機內部存在的缺陷，設計一種新型的刮板輸送機跳鏈預警裝置，該裝置主體部分安裝于刮板輸送機外部，防止因輸送物料等雜物造成的預警裝置的誤動作，同時延長該裝置的壽命，降低日常設備的維護量，該裝置結構簡單、運行可靠、維護量小、造價低廉、便于實施?？山鉀Q選煤廠刮板運輸機跳鏈后崗位工無法及時發(fā)現(xiàn)，造成刮板斷鏈、斷刮板等事故擴大問題。可解決現(xiàn)有刮板運輸機跳鏈預警保護銹蝕的問題，現(xiàn)有刮板運輸機跳鏈預警保護損壞快、維修量大的問題；可解決傳統(tǒng)保護裝置檢測不準確、誤動作的問題并實現(xiàn)多類型刮板機安裝的要求問題。

3 刮板輸送機跳鏈的后續(xù)防范措施

3.1 嚴格控制安裝質量

安裝時，應清點元件數(shù)量，按安裝順序裝車運輸，以防止元件不足時用舊件替代。對工作面切眼底板進行整理(特別是將廢舊金屬物清理干凈)，確定機頭、機尾位置，同時應預留機頭的安裝高度或進行處理以滿足安裝高度，防止安裝位置錯誤需要增補部件，或因卸載高度不夠損壞鏈條。按設備要求進行維護檢修，緊固刮板螺栓，對裝反的鏈條、刮板必須返工。

3.2 加強設備的維護管理

在設備運行中，杜絕使用不合格的鏈條、鏈接環(huán)。嚴防輸送機過負荷工作，緊鏈時防止鏈條過松或過緊。使用舊鏈條時，須將等長度的鏈條成對捆綁使用，如果無法找到同長度鏈條時，可將長鏈從中斷開成兩節(jié)捆綁使用，嚴禁不等長度鏈條混用，嚴禁使用破斷強度不夠的鏈條。實行定期定點檢修制，按要求定期更換機頭機尾鏈輪，以減少鏈輪和鏈條的磨損。

3.3 刮板機緊鏈的故障措施

緊鏈，順時針旋轉緊鏈器—頂緊(張緊)鎖緊絲杠—鎖緊張緊絲杠鎖母，防止刮板機運行過程中由于振動導致絲杠松動—逆時針旋轉緊鏈器2～3圈，防止刮板機在運行過程中緊鏈器受力—兩緊鏈器可以微量調節(jié)，但是兩緊鏈器誤差不得超過30 mm。飄鏈的原因是槽底不平，細粒物進入鏈條下方，解決方法為槽底增加清掃器。跳鏈的原因是鏈條松或卸料不徹底塊狀物入鏈輪內，解決方法為及時張緊刮板鏈條。鏈條兩側張緊度不一致的原因是機體本身不夠平直或給料，解決方法為調整槽體，改進給料位置。

3.4 刮板機相關部件檢查標準

刮板機的鏈條磨損量不得超過原鏈條的35%，否則必須立即更換，磨損料超過20%時，鏈條可以旋轉180°，如鏈條φ26×92-9c，當鏈條磨損到直徑的35%(26×0.35=9.1 mm)必須更換；當鏈條磨損到直徑的20%(26×0.2=5.2 mm)時，鏈條旋轉180°。當刮板測量磨損到與馬蹄環(huán)平面幾乎相同時需更換或補焊，尾輪傾斜左右傾斜偏度不得超過30 mm，超過會導致尾輪高溫，拉緊絲杠易斷裂，齒牙磨損快或易跳鏈。弧形板、牙輪、撥鏈器鏈條與弧形板摩擦的部位，磨損量超過原板厚度的1/3時，需補焊或更換。弧形板與鏈輪之間的縫隙超過5 mm時，必須更換。撥鏈器左右擺動靈活，磨損較大及時補焊；底板、側板、壓鏈器磨損量，只能目測，根據(jù)實際情況判斷檢修處理。

3.5 日常操作注意事項

起動前要發(fā)出信號，先斷續(xù)點動，隔幾秒鐘再正式啟動。其目的，一是檢驗刮板輸送機運行是正轉還是反轉；二是斷續(xù)點動代替警戒信號，警示在輸送機附近工作或行走的人員。為防止強行帶負荷啟動，一般情況下都要先啟動刮板輸送機，然后再裝煤。如果連續(xù)兩次不能起動，必須找出原因并處理好后再啟動。

無論是否集中控制，都要由外向里沿逆煤流方向依次啟動，刮板輸送機停止運轉時，不得向輸送機內裝煤，不得向溜槽里裝超粒度物料，防止大塊物料卡刮溜槽而造成事故，停機時由里向外沿順煤流方向依次停止運轉。無煤時，禁止刮板輸送機長時間空轉。

設備在運行過程中檢查的注意事項主要有：①檢查鏈子的松緊程度，緊鏈裝置應調整靈活，前后溜槽應通暢，卸料口閘板應平整嚴密，開關靈活；②檢查料槽是否有雜物堵塞，定期清理吊掛的雜物；③檢查槽箱內耐磨鑄石板或鋼板是否松動或脫落，滑道有無斷裂，錯位。檢查刮板是否彎曲、變形或斷裂，鏈條有無斷裂；④注意觀察鏈條、刮板運行情況，鏈輪及鏈子的嚙合情況，注意鏈輪軸的溫度是否過高；⑤發(fā)現(xiàn)鏈條掉鏈或跳鏈應立即停機處理，處理時應使用木楔墊于機頭鏈輪點動設備，操作時要嚴格執(zhí)行“停送電制度”，禁止使用其它鐵器硬脆性物墊；⑥發(fā)現(xiàn)嚴重飄鏈、刮板斷裂、螺栓脫落、鏈子脫節(jié)必須停機處理；⑦注意電機、減速器、各部軸承的溫升情況，電機溫升不能高于35 ℃，減速器、各部軸承溫升不得高于30 ℃；⑧經常觀察卸料及入料料槽，嚴防堵塞，保證物料及時卸落。

3.6 提高職工技術素質

凡經過培訓后從事檢修工作的員工，工作效率高，返工率低，輸送機故障率也低。因此只有加強培訓，提高職工的技術素質，才能防止不正常故障的發(fā)生，減少不安全因素的發(fā)生，提高煤礦生產的經濟效益。

4 結語

新型刮板機跳鏈保護在補連塔選煤廠刮板機試用，試用效果良好，保護監(jiān)測準確，無誤動作。可有效監(jiān)測刮板機跳鏈故障發(fā)生，降低了刮板機因跳鏈故障造成刮板機鏈條及刮板等損失。以補連塔選煤廠刮板機發(fā)生跳鏈故障為例，因發(fā)生跳鏈故障未能及時發(fā)現(xiàn)引發(fā)較大故障每年約10次，每次故障影響時間平均按照3 h，每年可避免30 h故障搶修及材料損失。解決了現(xiàn)有刮板運輸機跳鏈預警保護銹蝕的問題及現(xiàn)有刮板運輸機跳鏈預警保護損壞快、維修量大的問題；解決了傳統(tǒng)保護裝置檢測不準確、誤動作的問題，可同時滿足一種保護多類型刮板機安裝的要求。