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矿用带式输送机火灾预警装置应用

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2023-12-09 13:24:46

矿用带式输送机主要担负着井下煤矸运输任务,带式输送机相比刮板输送机、矿车,它具有灵活性高、安装简便且便于维护等优点,被广泛应用于采掘工作面中。目前井下采用的带式输送机主要由环形阻燃输送带、H架、驱动装置、各类滚筒、保护装置等部分组成,输送机在运行时主要利用滚筒与输送带之间摩擦力带动输送带运转,利用防跑偏装置对输送带运行方向进行调整,保证输送带按指定方向运转,提高输送带运行稳定性。利用各类保护装置对输送带进行监测,如堆煤保护装置安装在输送机机头处,一旦机头出现堆煤且与堆煤保护装置接触后可及时停机。撕带保护装置安装在输送带下方,一旦输送带出现撕带后可及时停机;烟雾保护装置安装在机头处,当输送带出现燃烧时根据烟雾浓度自动停机;但是在实际应用中发现,传统烟雾保护装置滞后性大,且对输送带燃烧判断精度低,当井下带式输送机出现火灾时未能第一时间进行火灾预警,严重威胁着煤矿井下安全高效运输。本文重点分析了煤矿井下带式输送机发生火灾原因,并对传统火灾预警装置进行优化。

 

1   煤矿带式输送机发生火灾原因分析

 

矿用带式输送机由于长时间的使用,容易诱发火灾,其火灾诱因主要有以下几方面:

 

1)滚筒打滑:正常运行情况下,胶带相对滚筒表面的滑差率一般不超过2%,如果出现胶带打滑,则胶带与滚筒之间存在着较大的相对滑动,并导致摩擦温升,如果不能及时发现,一旦温度升至胶带点燃温度将会导致火灾。常见的主动滚筒打滑的原因有满仓后机头堆煤、滚筒上的防滑胶磨损严重、紧急停车后的满载起动等;而从动滚筒打滑的主要原因有滚筒轴承严重损坏或卡死。

 

2)托辊故障:胶带输送机着火事故中,由于托辊卡死导致托辊温升过高而引燃胶带是近年来矿用带式输送机火灾的主要起因之一。由于井下的环境条件较差,托辊轴承内很容易进入粉尘,寿命较短,轴承损坏卡死后,胶带将在托辊表面持续摩擦,使托辊积累大量的热量,造成输送带燃烧。

 

3)煤粉自燃:在带式输送机沿线地面存在着大量的煤堆,由于与空气接触而氧化生热,在散热条件不畅的情况下,氧化生成的热量大于向四周散发的热量,致使煤的温度逐渐升高导致“ 阴燃”,一旦达到煤的燃点时就会自燃形成火势。

 

4)外部火源:除了上述由带式输送机本身引起的火灾之外,引起胶带机火灾的另一个原因是外界意外火源,如人为的明火、电线短路、井下变电所着火、不合理现场焊接、大矸石落到胶带下面摩擦起火等。

 

2    带式输送机新型火灾预警装置应用

 

2.1   系统结构组成

 

盛泰煤矿带式输送机安装新型火警预警装置主要由测温光纤主机、测温光纤导热夹具、监控主机等部分组成。

 

1)测温光纤主机用于提供入射激光脉冲并采集、分析从测温光纤中传回的后向散热光,得到测量点的温度和距离参数;测温光纤主机有一个本安- 光口 /  电口输出、一个电源输入接口。光口经以太网光纤收发器接入主机;电口经安全栅电路隔离后,输出本安信号,如图 1 所示。


 

2)测温光纤导热夹具由导热件、热管和固定支撑装置等部分组成;主要用于将测温光纤固定在矿用带式输送机上的多个测温部位,所述夹具包括一个热传导面,该热传导面与矿用带式输送机上的测温部位直接接触并将该处温度直接传导至测温光纤;测温光纤导热夹具包括光纤收纳盘,光纤收纳盘采用导热性好的金属材料制作,光纤收纳盘底部平面通过可拆卸的固定装置与矿用带式输送机上的测温部位固定连接。

 

3)测温光纤导热夹具还包括一个保护盒体,该保护盒体包括上盒体和下盒体,上盒体和下盒体的一端铰接,另一端可相对闭合卡紧,而光纤收纳盘设置在下盒体内部,在下盒体的水平方向上设置光纤入口和光纤出口且在下盒体的底部设置与光纤收纳盘相连接的导热件。该导热件的作用在于将测温部位的温度传导至光纤收纳盘。

 

4)测温光纤导热夹具采用热管式结构,即利用热管将导热件的热量传导到依附在热管上的传感光纤,其主要包括导热片、热管和固定支撑装置,测温光纤穿设在热管内部,导热片选用铜片与测温部位直接贴合进行热传导,而热管与导热片相连接且热管通过热管压板固定在固定支撑装置的上部,固定支撑装置通过止动螺母固定在测温部位附近,如图2 所示。


 

5)监控主机主要接收从测温光纤主机发出的各个测量点的温度和距离参数,并比较各处的温度值是否超过预警阀值。

 

2.2   工作原理

 

1)将矿用带式输送机上容易发生火灾的部位设置为测温部位,在实践中,具体位置包括机头滚筒轴承端盖、机尾滚筒端盖、拉紧滚筒端盖;V 型下托辊内侧轴端。

 

2)在每个测温部位均通过测温光纤导热夹具安装测温光纤,测温光纤导热夹具的导热面与测温部位直接接触并将该部位的温度直接传导至测温光纤。

 

3)将每一路测温光纤连接至测温光纤主机,通过测温光纤主机传递温度和位置信息至上位主机,通过上位主机实时监控每一处测温部位的温度情况以及带式输送机沿线空间环境温度,重点监测回程皮带下方浮煤温度、机尾堆煤区域温度。当某处测温部位的温度超过预警阀值时,发出报警信号。

 

2.3   装置优点

 

1)该装置采用了分布式光纤测温技术,通过测温光纤与光纤主机的配合,具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、无源实时监测、防爆性好、可绕曲、灵敏度高、使用寿命长、传输距离远和维护方便的优点。

 

2)通过在带式输送机运行过程中容易温升的部位安装与之直接接触的导热夹具,通过导热夹具将该处的温度传导至测温光纤,从而保证了光纤测温的精确性和可靠性,达到了对带式输送机无盲区温度监测的效果,实现煤矿井下输送皮带火灾早期检测、预警,并且有效避免了传统光纤测温技术仅依靠光纤暴露在空气中测量环境温度导致的不确定性和延迟、误报问题。

 

3)新型的火灾预警装置由于采用易于移动和安装的夹具式铺设方式,所以更有利于组成分布式光纤 测温网络,能够同时满足多台带式输送机的温度监控 和长时间、不间断的连续监测。

 

2.4   实际应用效果分析

 

盛泰煤矿15203运输顺槽设计长度为2 624 m,巷道掘进断面为宽×高=4.5 m×3.5 m,巷道沿15号煤层底板掘进,巷道采用综合机械化掘进工艺,采用EBZ260 型掘进机进行掘进,采用SSJ-1000 型带式输送机进行煤矸运输,由于15203 运输顺槽掘进坡度为5°,巷道掘进期间煤矸运输量大,造成输送机运输时输送带与托辊磨损严重,很容易出现火灾事故。前期带式输送机主要在机头安装烟雾传感器,监测带式输送机火灾,但是受巷道风流、安装位置等影响,烟雾传感器无法及时有效监测输送带。对此,20216月盛泰煤矿对带式输送机原火灾监测系统进行优化改进,安装一套新型火灾预警装置,通过3个月实际应用效果来看,该装置对输送机火灾预警灵敏度高,共计发出7次输送带火灾预警,并及时停机,降低输送带火灾事故率达10%,减少经济损失达20余万元。

 

3    结语

 

传统矿用带式输送机采用温度、烟雾、一氧化碳浓度、火焰探测器以及热敏电缆等技术进行火灾监测时存在着很大局限性,在现场实际使用时误报警率高,且不能实现整个运输巷的分布式、连续监测,实际应用效果相对较差;但是带式输送机新型火灾预警装置利用导热夹具传导关键点温度检测以及光纤直接检测区域环境温度相结合,以温升作为火灾预警的唯一判断依据,达到了对带式输送机无盲区温度监测的效果,主要技术途径清晰、明了、简洁、可靠性高,可满足煤矿井下运输需求。


 

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