□ 田盛時(shí) □ 舒 適 □ 王維威

1.鐵法煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司曉南礦 遼寧調(diào)兵山 112700 2.鐵法煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司大隆礦 遼寧調(diào)兵山 112700

1 設(shè)計(jì)背景

帶式輸送機(jī)是礦井生產(chǎn)體系的重要組成部分,煤炭從采出運(yùn)至地面的過(guò)程中,要先后經(jīng)過(guò)數(shù)條膠帶的連續(xù)輸送。煤流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)載點(diǎn)時(shí),因存在高度落差,會(huì)產(chǎn)生大量煤塵,使帶式輸送機(jī)的機(jī)頭及其下風(fēng)側(cè)成為受煤塵影響的重災(zāi)區(qū)。對(duì)于轉(zhuǎn)載點(diǎn)處的煤塵,必須依靠及時(shí)有效的噴霧降塵來(lái)防止煤塵飛揚(yáng),進(jìn)而改善巷道內(nèi)的施工環(huán)境,保障該區(qū)域作業(yè)人員的身體健康。

以往轉(zhuǎn)載點(diǎn)的降塵由帶式輸送機(jī)司機(jī)手動(dòng)啟閉水管閥門(mén)實(shí)現(xiàn)噴霧,這種人工操作降塵的方法存在兩點(diǎn)不足。

第一,人工操作不能保證噴霧與煤流輸送同步。煤炭運(yùn)輸時(shí),帶式輸送機(jī)每次啟停伴隨閥門(mén)的人工啟閉,人工操作會(huì)因各種因素產(chǎn)生偏差。膠帶由空載變滿載時(shí),需立刻開(kāi)啟閥門(mén)噴霧,否則會(huì)造成巷道內(nèi)烏煙瘴氣。膠帶空載時(shí),若不立刻關(guān)閉閥門(mén),則轉(zhuǎn)載點(diǎn)處將產(chǎn)生大片積水,造成巷道環(huán)境過(guò)于潮濕。

第二,浪費(fèi)水源,影響生產(chǎn)。膠帶空載或停機(jī)時(shí)漏關(guān)閥門(mén),將產(chǎn)生大量水煤,對(duì)煤質(zhì)造成影響,同時(shí)產(chǎn)生濕煤掛壁,堵塞煤倉(cāng)。此外,溫煤粘掛在箕斗內(nèi)卸不下來(lái),會(huì)引起重斗下放。

針對(duì)以上不足,筆者研制出一種帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置,依靠膠帶運(yùn)載時(shí)的煤流來(lái)自動(dòng)控制噴霧。

自動(dòng)噴霧降塵裝置具有三方面優(yōu)點(diǎn)。

第一,具有自動(dòng)啟閉閥門(mén)噴霧的功能,解放人力。當(dāng)煤流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)載點(diǎn)時(shí)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)噴霧,膠帶空載時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。啟閉閥門(mén)不再是帶式輸送機(jī)司機(jī)的一項(xiàng)日常工作。

第二,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉。自動(dòng)噴霧降塵裝置加工維護(hù)成本低,所用的構(gòu)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(jī)機(jī)頭自有的部件來(lái)固定自動(dòng)噴霧降塵裝置,實(shí)現(xiàn)快速安裝。所選用的電器能夠可靠工作,控制系統(tǒng)電源采用安全電壓,確保操作、維護(hù)人員的安全。

2 設(shè)計(jì)方案

用電動(dòng)閥門(mén)代替手動(dòng)閥門(mén)實(shí)現(xiàn)噴霧,閥門(mén)的工作電源可就近取自帶式輸送機(jī)機(jī)頭的配電。考慮到帶式輸送機(jī)滿載、空載、停機(jī)三種工況,唯一產(chǎn)生明顯變化的是煤流的物位,即滿載時(shí)膠帶上有煤流不斷向前行進(jìn)。筆者以這一變化為切入點(diǎn),由煤流撞動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu),帶動(dòng)電器開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)的閉合,使電動(dòng)閥門(mén)得電,開(kāi)啟噴霧。

帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置的安裝位置如圖1所示,安裝在帶式輸送機(jī)滾筒的上方。

▲圖1 自動(dòng)噴霧降塵裝置安裝位置

帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示,由擋桿、轉(zhuǎn)筒、支架、速度保護(hù)傳感器四部分組成。當(dāng)膠帶上有煤流經(jīng)過(guò)時(shí),擋桿被撞擊,帶動(dòng)轉(zhuǎn)筒內(nèi)的芯軸和固定的磁鐵向前擺動(dòng)。磁鐵貼近速度保護(hù)傳感器時(shí),內(nèi)部的兩個(gè)磁敏元件吸合,實(shí)現(xiàn)電氣回路的閉合,使電動(dòng)球閥得電,開(kāi)啟噴霧。膠帶空載時(shí),擋桿、磁鐵恢復(fù)原位,速度保護(hù)傳感器內(nèi)部的磁敏元件分?jǐn)?噴霧停止。

▲圖2 自動(dòng)噴霧降塵裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)

帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置電氣控制系統(tǒng)由饋電開(kāi)關(guān)、電動(dòng)球閥、帶式輸送機(jī)保護(hù)箱、速度保護(hù)傳感器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)五部分組成,如圖3所示。在配電點(diǎn)的饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)取得36 V交流電壓,為電動(dòng)球閥提供電源。電動(dòng)球閥的啟閉受控于常開(kāi)觸點(diǎn)5、6和常閉觸點(diǎn)7。當(dāng)常開(kāi)觸點(diǎn)5、6同時(shí)閉合時(shí),電動(dòng)球閥才能啟動(dòng)。一旦兩個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)中有一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),則電動(dòng)球閥立即失電。

▲圖3 自動(dòng)噴霧降塵裝置電氣控制系統(tǒng)

在帶式輸送機(jī)保護(hù)箱內(nèi)設(shè)置常開(kāi)觸點(diǎn)5的目的,是當(dāng)帶式輸送機(jī)停機(jī)時(shí),防止出現(xiàn)煤塊剛好停在擋桿位置,觸發(fā)速度保護(hù)傳感器。若控制回路只靠傳感器單控,則電動(dòng)球閥將一直開(kāi)啟,浪費(fèi)水源。對(duì)此,當(dāng)帶式輸送機(jī)停機(jī)時(shí),用常開(kāi)觸點(diǎn)5斷開(kāi)控制回路,能達(dá)到關(guān)機(jī)即停水的目的。

設(shè)置常閉觸點(diǎn)7的目的是使帶式輸送機(jī)司機(jī)可以視煤塊干濕程度進(jìn)行控制。若膠帶上的煤塊比較濕,則司機(jī)可以斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)7,轉(zhuǎn)載點(diǎn)不再?lài)婌F。

設(shè)置電動(dòng)球閥的目的是有效降塵。持續(xù)的煤流需要噴霧降塵,偶爾經(jīng)過(guò)的小煤塊堆則沒(méi)有降塵的必要。電動(dòng)球閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了動(dòng)作有4 s左右的延時(shí),4 s為閥內(nèi)小型電動(dòng)機(jī)開(kāi)啟,通過(guò)齒輪輸出軸驅(qū)動(dòng)閥桿的時(shí)間。對(duì)于一條運(yùn)行速度為2.5 m/s的膠帶而言,10 m以上的持續(xù)煤流長(zhǎng)度才能開(kāi)啟閥門(mén)進(jìn)行噴霧。偶爾經(jīng)過(guò)的零星煤塊,雖然可以撞擊擋桿,但是電動(dòng)球閥還沒(méi)有動(dòng)作就迅速?gòu)?fù)位,使控制回路斷開(kāi),不再進(jìn)行噴霧。

速度保護(hù)傳感器內(nèi)的磁敏元件靠外部磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行吸合,相比于行程開(kāi)關(guān)等其它控制電器,動(dòng)作時(shí)元件內(nèi)部及元件與機(jī)械構(gòu)件之間無(wú)接觸、無(wú)摩擦,減小了部件之間的相互磨損。

3 制造

將三根4.5號(hào)角鋼用螺栓連接,組成門(mén)式支架。橫向的角鋼兩端加工有長(zhǎng)孔,方便安裝時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)節(jié)寬度?？v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(guò)直徑為45 mm、長(zhǎng)為215 mm的托輥芯軸,用螺母夾緊固定,形成轉(zhuǎn)筒擋桿機(jī)構(gòu)。將轉(zhuǎn)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(hù)傳感器大小尺寸相匹配的固定架,焊接在轉(zhuǎn)筒的另一端。將速度保護(hù)傳感器放入固定架內(nèi),用頂緊螺桿固定。在轉(zhuǎn)筒另一端的芯軸處,安裝尺寸合適的鋼片,鋼片的另一側(cè)安裝有磁鐵。鋼片和磁鐵可以隨芯軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),磁鐵轉(zhuǎn)到速度保護(hù)傳感器近點(diǎn)處時(shí),可使速度保護(hù)傳感器內(nèi)的磁敏元件吸合。

4 安裝

帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置安裝示意圖如圖4所示。在帶式輸送機(jī)滾筒上方找到合適的鉸接托輥架,用M10螺栓將門(mén)式支架兩端與托輥架相固定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,靈活調(diào)整橫向支架兩端長(zhǎng)孔內(nèi)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(zhuǎn)筒芯軸內(nèi)旋入擋桿,擋桿的高度視膠帶上的煤流情況而定,可通過(guò)螺紋的裕量調(diào)節(jié)。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(hù)傳感器,擰緊頂緊螺桿,連接電纜并布線。在機(jī)頭配電點(diǎn)的饋電開(kāi)關(guān)內(nèi)取電源,在帶式輸送機(jī)保護(hù)箱內(nèi)設(shè)置觸點(diǎn),在司機(jī)操作室內(nèi)安裝轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),在落貨點(diǎn)正上方安裝電動(dòng)球閥,并用電纜將它們連接,形成回路。

▲圖4 帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置安裝示意圖

安裝后,對(duì)部件、器件進(jìn)行調(diào)試,并進(jìn)行全過(guò)程試驗(yàn),使帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置在受控情況下達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

5 應(yīng)用效果

帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置批量加工后,已被廣泛應(yīng)用于曉南礦井下各帶式輸送機(jī)機(jī)頭,并取得了良好的效果,巷道內(nèi)煤塵飛揚(yáng)的現(xiàn)象得到遏制。具體應(yīng)用效果包括四方面。

(1) 降塵及時(shí)有效。膠帶上只要有持續(xù)的煤流通過(guò),帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置便迅速開(kāi)啟,在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處起塵之前噴霧。煤流結(jié)束后,電動(dòng)球閥迅速關(guān)閉,不浪費(fèi)水源。

(2) 節(jié)約人力。帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置可以使帶式輸送機(jī)司機(jī)從頻繁啟閉閥門(mén)這項(xiàng)日常工作中解脫出來(lái),更專(zhuān)心于觀察設(shè)備運(yùn)行情況。

(3) 結(jié)構(gòu)輕巧,易于安裝。帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置所用的零部件較少,降低了故障產(chǎn)生的頻率,安裝容易。日常維護(hù)除檢查速度保護(hù)傳感器的靈敏度和擋桿底部的變形磨損程度外,不必過(guò)多關(guān)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(hù)人員的安全。

6 結(jié)束語(yǔ)

在礦山企業(yè)向以人為本、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展的過(guò)程中,研制并應(yīng)用帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置,各礦井下帶式輸送機(jī)機(jī)頭及下風(fēng)側(cè)受煤塵影響的重災(zāi)區(qū)得到了治理,保障了作業(yè)員工的身體健康,改善了巷道內(nèi)的空氣環(huán)境。帶式輸送機(jī)自動(dòng)噴霧降塵裝置本著機(jī)械化減人、自動(dòng)化換人的理念,很好地解決了煤炭生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題,宜向各礦山企業(yè)推廣。