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皮带输送机综合保护装置的研究

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2023-12-18 09:02:21

如何确保煤炭开采后在井下安全、高效运输,是煤炭事业发展的重要一环。传统的运输方式有矿车运输、链条刮板输送机运输等,但存在输送量小、能耗高、维护复杂等缺陷。现阶段,我国主要通过皮带输送机实现煤矿井下物料运输,皮带输送机具有运输量大、适用范围广、输送距离长、能耗低、工作面维护成本低等优势,同时可以完成连续转运。

 

若皮带输送机出现故障,极易造成严重事故。例如,如果倾斜煤巷胶带发生断带,不仅无法实现物料正常输送,还会导致原煤等物料顺倾斜巷道滑落,滑落途中容易与沿途线缆、辊筒等设备产生碰撞,进而造成设备损坏,甚至撞击工作人员,威胁工作人员的人身安全。因此,煤矿井下皮带输送机的正常运转是确保煤矿安全高效生产的重要一环,基于此,皮带输送机综合保护装置应运而生。

 

1   工作原理

 

煤矿井下皮带输送机综合保护装置主要目的是防止煤矿井下发生爆炸事故,确保煤矿安全高效生产,是保障井下原煤运输和煤矿系统、电气控制系统安全运转的关键因素。例如,矿井开采中较常使用具有 ZBK- II 综合保护控制系统的皮带输送机,该皮带输送机操作简便易学、智能化程度较高、维护成本低,在原煤运输作业过程中可以极大地提高安全性与便捷性。此外,随着采矿技术的不断发展,煤矿井下皮带输送机不断改进,增加了电控装置,便于井下合理管理运行。皮带输送机综合保护装置中电控系统主要包含三种控制方式,分别是遥控控制方式、自动控制方式和手动控制方式。

 

在皮带输送机工作过程中,诸如信息输入等工作状态的检测,主要是通过电动系统来进行,具体有自动和遥控两种方式。皮带输送机电动系统可以通过反馈回来的信息进行机器工作状态的调节与优化,还可以在不佳运行状态下及时预测危险以及通过断电措施来维护安全,以保证工作过程中对于安全性的基本要求。与之相比,电动系统中的手动检测方式依靠工作人员手动控制设备开关来实现,对于特殊状况发生时,控制器只能反馈出基本且简单的信号检测报告。

 

2   系统组成与改进研究

 

煤矿井下皮带输送机综合保护装置因其使用的设备不同,相应的系统组成部分也有所差异。传统的皮带输送机主要靠人工检测,并安装大量控制开关实现,结合国内外皮带输送机发展研究经验,可作如下改进: 改进后的综合保护装置系统主要包括供电系统、 系统控制部分、磁力启动器、输送保护传感器、信号通信设备,如图 1 所示。各部分作用如下:

 

1)供电系统,主要作用是为皮带输送机综合保护装置提供源源不断的电力供应,由电源和变电箱组成。变电箱安装在电源内部,通过控制电源输出电压、电流的大小,实现煤矿井下隔爆信号转换,确保综合保护装置安全运转。

 

2)系统控制部分,主要作用是控制皮带输送机综合保护装置各个用电设备的运转,检测各类信号,实时显示各设备目前运行状态,便于工作人员及时查看、分析、控制、调节综合保护系统。


 

3)磁力启动器,主要作用是利用电磁转换原理,通过改变磁力大小来改变皮带输送机皮带传输速度,以此来保障传输过程中的安全。

 

4)输送保护传感器,主要作用是通过传感器接收信号,实时监测皮带输送机运转过程中出现的皮带打滑、皮带卡顿甚至皮带断裂等故障,一旦出现上述情况,及时减缓皮带运行速度或中止皮带继续运输。

 

3   传感器探析

 

煤矿井下皮带输送机综合保护装置中的传感器组件主要由皮带输送速度传感器、煤流堆积传感器、气体传感器、温度传感器、电源闭合开关、跑偏开关等组成。

 

3.1   皮带输送速度传感器

 

皮带输送速度传感器通常设在皮带输送机下部。如果在皮带输送机正常工作的情形下,突然发生皮带载重过高或载重过低的情况,将会导致皮带输送机整体运送速度大幅度降低,工作人员难以控制皮带输送机速度。皮带输送速度传感器可以实时获取皮带输送速度,及时将数据发送到综合保护装置的系统控制组件,完成对皮带速度的调节。在安装皮带输送速度传感器时,需要最大限度地使其接近辊筒附近,并且装配的过程中需要对其装配角度作出合理的分析和研究,以寻找最适宜的位置和角度进行装配,从而避免在运输系统中出现载重为空和超载的现象同时产生。

 

3.2   煤流堆积传感器

 

煤流堆积传感器的主要作用为防止因皮带输送机发生故障而导致的煤流堆积。在皮带输送机正常工作的情形下,皮带上的煤流不会与煤流堆积传感器发生碰撞,当皮带输送机某一部件发生故障时,可能会导致煤流无法继续前进, 进而在某一点发生堆积,从而与煤流堆积传感器碰撞,严重时甚至会出现倾斜。 在安装煤流堆积传感器时,要对安装位置与角度作出合理分析,既要保障传感器正常工作,又要确保发生故障时不会与煤流发生严重碰撞而失效。

 

3.3   气体传感器

 

在有些矿井中也使用烟雾保护传感器,如图 2、图3、图4 所示 。此传感器主要作用是检测巷道中烟雾浓度,及时传输烟雾浓度数据到综合保护装置的系统控制组件,进行控制。在安装气体传感器时,应确保其安装在皮带输送机主传动滚筒的上方,且风流应为下行方向,同时应遵循气体传感器不可与输送中的煤炭接触这一原则,采取专用吊架进行吊挂,且高 度  应保持在 300 mm 左右 。另外,气体传感器还应做到每月维护,通过试验检测的方式确保其灵敏度与可靠性。


 

3.4   温度传感器

 

温度传感器用于感知巷道温度,并及时向综合保护装置系统控制组件传输温度数值。在安装温度传感 器时,应将其安装在主传动滚筒的上方,与气体传感 器类似,采取专用吊架进行吊挂,高度应保持在小于50 mm

 

3.5    电源闭合开关

 

电源闭合开关用于在皮带输送机发生严重故障时及时切断电源,防止进一步发生危险事件。

 

3.6   跑偏开关

 

跑偏开关的主要作用是对系统中的沿机架进行合理的间隔控制,通常在皮带输送机两侧安装电力开关,最大限度地控制皮带输送机的运行。

 

4   安装与常见故障维修研究

 

正确安装皮带输送机及综合保护装置,可极大地避免皮带输送机故障出现。通过对国内主流煤矿皮带输送机及综合保护装置安装过程研究,可得到正确安装流程如图5所示。


 

在实际运作中,煤矿矿井皮带输送机综合保护装置系统出现故障是不可避免的。一旦在运作过程中出现问题,工作人员首先要保证整个系统能够安全运作。具体的操作步骤如下:第一步,工作人员按“开”旋钮,观察其是否能正常发出安全预警信号,若可以就说明外围的传感器装置并无故障,反之则说明系统的保护传感器开始运作,或预告开出口或通信信号装置主机出现问题。第二步,若外围传感器并无故障,维修人员则要对皮带输送机中的磁力启动器进行检查,观察是否有吸合现象。若有,而此时液晶显示故障,就要检查其对应的开入口开关或松闸限位开关;反之则说明对应的开出口控制回路或磁力启机运动时,可以实现运行过程中的不卡顿、运行状态平稳的效果;另一方面,如果研制的智能拖揽系统在运行时遇到了障碍,那么通过电气控制系统在极短时间内增大拖揽的阻力,进而实现拖揽装置的牵引电流的变大,一旦牵引电流达到一定值,智能拖揽系统就会通过监测预警功能将信息反馈给施工人员,然后完成采煤机的制动,达到了对电缆系统以及冷却自来水管的保护目的。


 

4    结语

 

关于现代煤矿智能化建设工作,尤其是针对煤矿综采工作面的智能化建设一定要循序渐进、逐渐拓展,在扩展的进程中又不能急于求进,技术与设备应该配套发展,尤其要提升作业人员的整体技术水准。综采工作面智能化在全面推进时,还要同时进行井下灾害的治理工作、作业设备的检修与维护工作以及施工人员整体素质的提升。逐步实现从单体的智能化向整体系统的智能化的转变,同时进行作业人员技术培训、综采设备的远程监控和维护工作。只有做好上述相关工作才能进一步促进综采工作面智能化发展。


 

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