黃智軍

（山西汾西礦業(yè)（集團）有限責任公司曙光煤礦， 山西 孝義 032300）

引言

現(xiàn)階段煤炭開采以及巷道掘進等基本實現(xiàn)機械化，刮板輸送機是煤矸石等物料運輸?shù)闹饕O備，受到運輸載荷狀態(tài)差異影響，刮板鏈條在不同時期受到的張緊力存在一定差異，從而導致刮板輸送機鏈條松緊程度存在變化[1-3]。當刮板鏈條張緊力較高時會導致磨損增加，而鏈條較松時則存在容易堆鏈問題。采用刮板鏈自動張緊裝置可將刮板鏈張緊力控制在一定范圍內，從而實現(xiàn)刮板輸送機高效運行[4-6]。為此，依據(jù)采掘作業(yè)面刮板鏈受力工況特征，并結合刮板輸送機張緊裝置使用工況及安裝位置，設計自動張緊裝置控制系統(tǒng)，以便提高刮板輸送機運行效率。

1 刮板輸送機張緊裝置結構

具體在礦井采掘作業(yè)面刮板輸送機上布置的張緊裝置結構見圖1 所示，在刮板鏈下側鏈條上下端位置分別布置傳感器對刮板鏈張力進行測定。當刮板鏈運輸物料變化（載荷出現(xiàn)變化）時，刮板鏈受力會出現(xiàn)變化，從而導致刮板輸送機下側刮板鏈條出現(xiàn)松緊變化，刮板鏈與刮板輸送機上下兩端傳感器間距離會出現(xiàn)變化；當刮板鏈與傳感器間測定距離進行實時測定并將測量結果傳輸給PLC，PLC 對比測量值與設定值，當發(fā)現(xiàn)傳感器與刮板鏈間距離較大時PLC 會向液壓系統(tǒng)發(fā)出指令，液壓系統(tǒng)工作并帶動機尾鏈輪運動，從而實現(xiàn)刮板鏈張力調整[7-9]。

圖1 刮板輸送機張緊裝置結構示意圖

2 自動張緊系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)運行原理

在液壓自動張緊控制系統(tǒng)中輸入信號為傳感器獲取到的開關量值，輸出型號為液壓系統(tǒng)電磁閥開關量值，通過液壓系統(tǒng)動作實現(xiàn)張緊力調節(jié)。具體液壓張緊控制系統(tǒng)工作流程見圖2。

圖2 張緊控制流程示意圖

液壓自動張緊控制系統(tǒng)工作原理就是刮板輸送機負載量變化會導致刮板鏈與兩端傳感器間間距變化，通過測量刮板鏈與傳感器間間距即可掌握刮板鏈張緊力變化情況。刮板輸送機機頭鏈輪位置是保持不變的，因此可通過調整機尾鏈輪位置來對刮板鏈張緊力進行調整，具體在機尾鏈輪處布置液壓缸。

自動張緊控制系統(tǒng)需要完成的功能為：液壓張緊控制系統(tǒng)隨著刮板輸送機啟動而啟動，在刮板輸送機兩端布置的傳感器實時監(jiān)測下側刮板鏈位置；PLC 會根據(jù)傳感器監(jiān)測結果動態(tài)比對鏈條與傳感器間測定距離與設定值，當距離超過允許值后會向執(zhí)行機構發(fā)出信號控制電磁換向閥動作，從而實現(xiàn)刮板鏈張緊力動態(tài)調整。當刮板輸送機載荷較小時，則液壓自動張緊系統(tǒng)不動作。由于刮板鏈是間隔布置的，傳感器獲取到的距離信號為脈沖式，為避免頻繁張緊裝置頻繁動作，在控制系統(tǒng)上使用延時控制功能，給調節(jié)裝置施加一定的延時時間，當此時間內傳感器與刮板輸送機間距離在允許值內時液壓張緊裝置不動作。

2.2 硬件結構設計

由于刮板鏈為金屬材料，因此選擇使用的傳感器應對金屬材料敏感。在分析眾多接近式傳感器檢測原理以及功能基礎上，最終確定傳感器類型為電感式接近傳感器。將傳感器布置在機頭鏈輪下側鏈條兩端，兩個傳感器共同對鏈輪距離進行動態(tài)測定。

在自動張緊控制系統(tǒng)中選擇的單片機型號為89C51，將調節(jié)裝置布置在液壓調節(jié)系統(tǒng)中采用三位四通換向閥，具體控制系統(tǒng)電路見圖3 所示。

圖3 控制系統(tǒng)電路圖

圖3中左側、中間以及右側分別為檢測部分、控制部分以及執(zhí)行部分。檢測部分由兩個傳感器、兩個繼電器（J3、J4）構成，上傳感器與繼電器J3 串聯(lián)、下傳感器與繼電器J4 串聯(lián)，通過測定傳感器與刮板鏈間距離來實現(xiàn)刮板鏈張緊力檢測；繼電器吸合后傳感器會向PLC 發(fā)出檢測信號；中間控制部分PLC 會對傳感器檢測信號進行分析并向右側執(zhí)行部分發(fā)出控制指令，執(zhí)行部分中的三位四通換向閥通過相應管路連接實現(xiàn)液壓油缸動作調整。

具體控制過程為：當刮板鏈條經(jīng)過傳感器時，傳感器會自動采集與刮板鏈條間距離；當刮板輸送機載荷過大時則刮板鏈過緊，此時刮板鏈靠近上側傳感器，上側傳感器會產(chǎn)生信號，J3 繼電器通電、J3 常開觸點吸合，單片機P3.2 輸入端口會有低電平發(fā)生并將信號傳輸給內部控制系統(tǒng)進行處理，信號經(jīng)過處理后會通過P1.0 輸出端口發(fā)送給調節(jié)電路，信號經(jīng)過一些列處理后繼電器J1 通電，常開點J1 吸合，驅動元件連接相關通路后驅動液壓油缸活塞縮回，從而降低刮板鏈張緊程度。當刮板鏈過松時，下部傳感器會發(fā)出信號，J4 繼電器通電同時常開點J4 閉合，后續(xù)單片機處理過程與上述情況類似，最后液壓油缸活塞伸出，從而實現(xiàn)機尾鏈輪后移，增加刮板鏈張緊力。

2.3 系統(tǒng)軟件設計

控制程序是實現(xiàn)自動張緊裝置運行的基礎，控制程序應簡單且便于維護，以便提高張緊裝置運行可靠性，具體主要控制程序運行流程見圖4 所示。

圖4 主要控制程序運行流程

3 結語

采用的自動張緊裝置通過電感式傳感器對刮板鏈條與傳感器間距離進行動態(tài)測定，并依據(jù)距離變化判定刮板鏈張緊力變化；傳感器測定值通過PLC分析，當判定需要提高刮板鏈張緊力時即PLC 即發(fā)出指令，三位四通電磁閥通過接通相關液壓管路實現(xiàn)液壓油缸動作，從而完成刮板鏈張力的自動調整。