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帶式輸送機(jī)由于輸送帶自身質(zhì)量問(wèn)題，或受到井下惡劣環(huán)境影響會(huì)出現(xiàn)斷帶問(wèn)題。斷帶可造成輸送機(jī)機(jī)架損壞、輸送帶發(fā)生縱向撕裂或者橫向彎曲，傷害帶式輸送機(jī)兩側(cè)作業(yè)人員、損壞供電線路和其他管路等，還可能引發(fā)火災(zāi)事故。因此，設(shè)計(jì)與應(yīng)用帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)裝置具有十分重要的意義。

1、設(shè)備概況

云岡礦輸送帶二區(qū)北945機(jī)道、北980一部機(jī)道、北980二部機(jī)道擔(dān)負(fù)著北部盤(pán)區(qū)工作面的原煤運(yùn)輸任務(wù)。

1）945機(jī)道于1993年11月正式投入使用，輸送機(jī)型號(hào)：DX5—CX2000，機(jī)道長(zhǎng)度1140m，傾角5°，帶寬1.2m，輸送量900t/h，帶速2.0m/s，電機(jī)型號(hào)JBO400S—4，減速器型號(hào)SS1115—40。

2）北980一部機(jī)道于1994年4月投入使用，輸送機(jī)型號(hào)DX5—GX2000，機(jī)道長(zhǎng)度3045m，傾角0°，帶寬1.2m，輸送量900t/h，帶速2.5m/s，電機(jī)型號(hào)JBO400L-4，減速器型號(hào)SS1115—31.5。

3）北980二部機(jī)道于1999年3月正式投入使用，輸送機(jī)型號(hào)DX5—ST2000，變坡點(diǎn)角度11°，帶寬1.2m，輸送量900t/h，帶速2.5m/s，機(jī)道長(zhǎng)度2450m，電機(jī)型號(hào)YBS—250，減速器型號(hào)SSX250—31.5B。

以上三部帶式輸送機(jī)是20世紀(jì)70、80年代產(chǎn)品，體積大、設(shè)備笨重、故障率高，維護(hù)工作量也大，設(shè)備嚴(yán)重老化，易發(fā)生故障，存在較大的安全隱患。

2、設(shè)計(jì)原則

設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)裝置時(shí)，要依據(jù)運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)際情況，確保保護(hù)裝置滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求，為帶式輸送機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1）帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，保護(hù)裝置的 抓捕機(jī)構(gòu)和輸送帶之間無(wú)摩擦，確保輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）保護(hù)裝置對(duì)斷帶實(shí)施抓捕操作時(shí)，其制動(dòng) 力應(yīng)當(dāng)滿足抓捕要求，確保抓捕力盡可能分散，避免輸送帶出現(xiàn)二次破壞。

3）輸送帶發(fā)生斷帶時(shí)，保護(hù)裝置迅速完成抓捕 操作，如果出現(xiàn)誤動(dòng)作，立即將帶式輸送機(jī)斷電。

4）配置相應(yīng)的清煤裝置，避免輸送帶上煤炭顆粒影響抓捕操作。

3、斷帶保護(hù)裝置

3.1 機(jī)械抓捕結(jié)構(gòu)

抓捕機(jī)構(gòu)是關(guān)鍵組成部分，其構(gòu)成見(jiàn)圖1。抓捕機(jī)構(gòu)的缸筒固定在橫梁結(jié)構(gòu)上，活塞桿穿過(guò)橫梁，借助于法蘭和移動(dòng)楔塊連接，移動(dòng)楔塊在活塞桿的帶動(dòng)下，沿機(jī)架方向上所設(shè)置的軌道進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)置于下方的固定楔塊，和移動(dòng)楔塊之間設(shè)置有自鎖結(jié)構(gòu)，通過(guò)楔塊和輸送帶之間形成的摩擦力對(duì)斷帶進(jìn)行有效抓捕。

圖1 機(jī)械抓捕結(jié)構(gòu)部件構(gòu)成

帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸送帶被托輥托起，和位于下方的固定楔塊部件并不產(chǎn)生接觸，同時(shí)油缸活塞桿處于收縮狀態(tài)，確保把移動(dòng)楔塊拉至軌道上方位置，和輸送帶之間保持一定的安全距離，確保帶式輸送機(jī)能夠正常工作。出現(xiàn)斷帶時(shí)，活塞桿及時(shí)推動(dòng)移動(dòng)楔塊沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)，和下方的固定楔塊之間形成自鎖，同時(shí)輸送帶運(yùn)動(dòng)的方向恰恰能夠確保斷帶在兩個(gè)楔塊之間能夠越抽越緊，確保可以把輸送帶快速鎖死，高效而迅速的完成抓捕操作。

3.2 液壓控制裝置

液壓控制裝置運(yùn)行原理見(jiàn)圖2。液壓控制裝置的動(dòng)力來(lái)源為異步電機(jī)，通過(guò)溢流閥部件以及電磁轉(zhuǎn)向閥a部件對(duì)整個(gè)裝置壓力大小進(jìn)行控制。輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)獲取輸送帶運(yùn)行參數(shù)，PLC裝置對(duì)輸送帶斷帶問(wèn)題進(jìn)行判斷。監(jiān)測(cè)設(shè)備得出輸送帶發(fā)生了斷帶問(wèn)題時(shí)，PLC裝置會(huì)輸出斷帶信號(hào)，此時(shí)電液換向閥a裝置接通電源而換位，油缸轉(zhuǎn)變?yōu)椴顒?dòng)結(jié)構(gòu)，其有桿腔之中油將快速流至無(wú)桿腔之中，電液換向閥b立即通電并完成換位操作，蓄能器裝置里面所儲(chǔ)存高壓油液將流至油缸裝置無(wú)桿腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，確保完成對(duì)斷帶的抓捕操作。

3.3 斷帶信號(hào)的監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)信號(hào)精準(zhǔn)是斷帶保護(hù)裝置有效運(yùn)行的前提。主要是對(duì)輸送帶運(yùn)行的方向、速度、輸送帶張緊力大小以及懸垂度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保斷帶保護(hù)裝置不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。使用旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸送帶速度和方向，利用傳感器監(jiān)測(cè)輸送帶運(yùn)行過(guò)程中張緊力大小以及懸垂度。當(dāng)三個(gè)方面的監(jiān)測(cè)均判斷出現(xiàn)斷帶問(wèn)題，則確定出現(xiàn)了斷帶事故。

斷帶保護(hù)裝置中的電氣控制元件對(duì)收集到的相關(guān)斷帶參數(shù)進(jìn)行全面分析判斷，從而確定輸送帶是否出現(xiàn)斷裂。上行輸送帶在發(fā)生斷帶時(shí)實(shí)際運(yùn)行方向發(fā)生改變，同時(shí)輸送帶速度降低至零，后沿著輸送帶運(yùn)行相反方向出現(xiàn)下滑。下行輸送帶在發(fā)生斷帶時(shí)實(shí)際運(yùn)行方向不會(huì)改變，輸送帶的速度瞬間顯著增加。表1給出了判斷參數(shù)，其中V0代表輸送帶額定運(yùn)行速度，V1代表輸送帶實(shí)際運(yùn)行速度。

表1 輸送帶運(yùn)行狀態(tài)判斷參數(shù)

4、模擬試驗(yàn)及抓捕時(shí)間影響因素

4.1 模擬試驗(yàn)

實(shí)際生產(chǎn)中很難對(duì)帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)試，需要在使用前進(jìn)行模擬試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)需要搭建相應(yīng)的試驗(yàn)裝置，包括液壓泵站結(jié)構(gòu)、抓捕裝置、控制箱裝置、速度傳感裝置等，實(shí)物見(jiàn)圖3。

4.2 抓捕時(shí)間影響因素

抓捕時(shí)間是斷帶保護(hù)的重要參數(shù)。蓄能器裝置的壓力和安裝距離對(duì)抓捕時(shí)間影響很大。不同系統(tǒng)壓力以及不同安裝距離情況下，輸送帶輸送機(jī)電設(shè)備斷帶保護(hù)裝置的抓捕時(shí)間見(jiàn)表2和見(jiàn)表3。