矿井下运大倾角胶带输送机稳定运行技术措施探析

论文核心提示:

  【摘 要】本文对矿井下运大倾角胶带输送机的运行特点和工况进行了分析,阐述了其稳定运行的关键技术,结合使用现状指出了为提高安全可靠性应采取的技术措施。   【关键词】下运大倾角;胶带输送机;应用

  【摘 要】本文对矿井下运大倾角胶带输送机的运行特点和工况进行了分析,阐述了其稳定运行的关键技术,结合使用现状指出了为提高安全可靠性应采取的技术措施。
  【关键词】下运大倾角;胶带输送机;应用
  一、下运大倾角输送机的运行特点
  下运大倾角输送机在启动、正常运行及制动停车过程中,由于载荷的变化会引起整个系统运行阻力的变化,该阻力或正或负,处于交变状态。系统在有载起车过程中,若加速度过大会使输送机的张力增大,而对系统各部件也会产生机械和电气冲击。在有载停车过程中,若减速度过大也将产生张力增大和滚料现象,甚者使输送带与传动滚筒产生间隙造成打滑以致飞带。下运大倾角输送机制动时,需求的制动力大,其制动减速度限定在0.1~0.2rl/s2范围,使制动平稳可靠。
  二、下运大倾角输送机的工况分析
  (1)空载及轻载启动。空载及轻载启动虽然是两种不同的工作状态,但都有电动正功运行的相似工况。为此,在启动时要进行负载状态的判断。(2)重载启功。重载启动是指承载带面载有额定物料或接近额定物料的情况,此时启动输送机为重载启动工况。起车指令发出,制动、检测系统工作,由物料重力的下行分力牵引输送机起车运行,经检测带速及电机转速接近同步转速时,电机投入,为负功运行状态,达到额定带速后,输送机进入正常运行工况。(3)正常运行。当输送机正常启车,经检测系统测定加速度、速度达到额定值,并延时一定时间后,加载点开始加载,控制系统进入闭环控制状态,输送机进入正常运行工况。(4)超速制动。在运行过程中,由于加载的非均匀性及使用条件恶劣,造成运量及运行阻力呈动态变量,以致产生较大下行负力并以一定的加速度快速运行,产生超速。若不加以阻止则会飞车。因此,该工况需设置超速保护且采取制动措施,以遏制超速的发展,此为超速制动工况。(5)空载正常停机。当输送机卸载完毕停机时,将按设定程序延时停机。延时停机过程中由于运行阻力克服惯性力而自动减速,当带速降到0.15m/s时,制动系统投入而逐渐停车。
  三、下运大倾角输送机的技术关键
  (1)物料在运行中的稳定性.下运时物料产生的下行分力使其有向下滚、滑动的趋势,倾角越大物料下滚、滑的趋势越大,物料的稳定性就越差。当输送机急停时,由于惯性作用,将使物料产生滚滑。因此,防止物料在输送机上滚滑是解决输送物料稳定性的主要问题。(2)加速度的控制。合理的启、制动加速度对确保运行安全性尤为重要,因此必须采用有效的加速度控制装置以避免加速度的不合理而引发事故。(3)运行中的飞车现象。当呈现超载或严重超载时,将发生因大于电机的额定转矩或最大转矩而超速或飞车现象。因而消除该状况发生的潜在因素是解决飞车现象的关键。(4)运行中的飞带现象。由于井下使用条件的恶劣,在胶带与传动滚筒间粘聚较多的煤泥、水浆等,导致传动摩擦系数减小,不打滑传动条件破坏,当传动滚筒停止转动而输送带仍按原运动方向继续滑行,即为飞带现象。须采取可靠措施遏制胶带滑行。
  四、应采取的技术关键措施
  (1)防止物料滚滑。大倾角输送物料稳定性的要因是物料与胶带间及物料间的摩擦力是否大于物料重力的下行分力,通常采取的措施:增加辅带的压带式、提高侧辊槽角的深槽托辊组加防滚挡装置式等。压带式输送是借助辅带对物料施加压力,产生足够的摩擦阻力以阻止物料的滚滑,达到物料的稳定运行,提高输送倾角。其结构形式多种,因结构复杂、制造成本较高,原煤料流的非均匀性等因素,使应用受到一定限制。深槽型输送机是通过增加侧辊槽角,进而增加槽深,使输送带挤压物料,从而增大了物料和输送带间的摩擦力,以及增大了物料间的内摩擦,达到增阻防滑,稳定输送的目的。其结构形式:单(双)梁、双排V型四辊结构,底V辊槽角为250,侧辊槽角50°~60°,经中、边支柱装配于梁架上,具有加工精度高,对中性良好等特点。其设计原则:尽量减小底V辊的支撑长度;加大侧辊槽角以提高物料的堆积深度;加长侧辊的长度以增加托辊对物料的夹持长度。为防止大块物料在输送带中浮于碎料表面而滚动及少量料流中的单个块料在胶带上的下行滚动,而采用柔性防滚挡装置。由柔性挡帘、跑偏抗辊、门式框架等构成。通常安装间距20m左右。(2)增加阻尼力改善运行工。由于负载的不均匀性、断续性,常使电机工作在正负功率交变状态,使带速不易控制而发生飞车事故。欲改善该工况,使输送机在稳定状态下运行,就需适当增加运行阻力。采用阻尼技术消除物料下行分力以降低驱动力,对简化驱动系统、提高安全可靠性,十分重要。阻尼结构形式多样,有同定阻尼板式、浮动阻尼板式、含油轴承式阻尼托辊、端面摩擦式阻尼托辊、液力式阻尼托辊等。其中浮动阻尼板式因结构简单、经济实用、阻尼效果良好而应用较多。其工作原理:当空载或轻载时,由托辊支撑胶带运行,重载时,托辊受力下沉,由阻尼板支撑胶带并产生滑动摩擦阻力,起到阻尼作用,以消减物料下行分力,改善运行工况,使输送机T作在正功或微负功状态,避免飞车事故产生。(3)采用可控制动系统。一是制动力矩可控;二是具有断电可控制动;三是具有定车功能;四是具有重载起动、制动力矩零速保持功能;五是实现多机制动力矩平衡;六是易实现煤矿井下防爆要求;七是尽量做到节能。经过不断创新,现已开发了智能闸瓦磨损和弹簧失效检测系统,该系统配备高性能的接触式位移传感器和专用检测分析模块,通过连续检测每个制动闸的闸瓦位移信号,专用模块经过分析可输出闸开信号,闸瓦磨损报警信号等。(4)飞带捕捉装置。由于飞带诱因不能根除,所以设置飞带捕捉保护十分必要。其工作原理:当速度检测装置发出输送带打滑信号,控制系统发出制动或停机指令,本装置亦投人工作,使输送带按预定减速度平稳减速至停止滑行。主要结构由支架、夹紧器、滑行小车、重锤块和限位缓冲器等组成。设计中应注意的问题:一是夹紧力大于系统运行的总合力;二是夹紧力作用在胶带表面比压应满足胶带表面许用比压要求,以免损伤胶带;三是液压缸的顶压力要大于弹簧的极限变形力。(5)特殊的电控技术及保护。一是www.21cnlunwen.com电机的同步投入。当带机在重载情况下启动时,不能直接对电机送电,若启动太快物料易出现下滑或滚料,此时是靠物料的下滑力启动输送机。当逐渐松开制动器时,输送带带动电机旋转,经速度传感器检测转速,达到电机的同步转速时,PLC控制电机自动送电,而使电机运行于发电状态。二是电机的同步切除。当带机重载停车时,不能直接切断电机,否则易出现飞车现象,造成严重事故。三是电机启动控制。电机的启动控制在下运皮带机中有:直接启动控制、可控软启动控制等。当输送带空载或轻载,逐渐松开制动器时,输送机不能自动启动,这时据测速装置检测输送机处于零速状态或起车太慢时,需直接启动电机,达额定带速后再对输送机加载。但此时不应造成较大冲击和物料的滚滑,否则,采用可控软启动控制来启动电机。四是运行中的超速保护装置。由鼠笼型三相异步电动机的机械特性知,当负载力矩超过电机的最大发电制动力矩Mn时,电机的转速上升,制动力矩急剧下降,出现严重的飞车现象。为此在控制时,要求电机的转速不能超过极限制动力下的临界转速。超速分为两级,即超速I和超速Ⅱ。超速I:当输送机上的载荷超过额定负载一定量时,电机转速增加,此时应停止向输送机加载或减载,因为电机潜在着严重的超速危险。超速Ⅱ:当输送机上的载荷使电动机的转速接近于发电制动临界转速时,说明系统处于严重的超载工况,停止加载已无法解决,应立即发出停车信号,此工况下对应的电机转速叫超速Ⅱ。
  五、结论
  通过对下运大倾角胶带输送机的应用研究和改进设计,现已成功应用全国多个矿井。但与实际应用的高可靠性要求存在局部不足,如防爆可控自冷盘闸制动装置的闸头磨损自动补偿功能,飞带捕捉装置的冲击较大、对胶带全断面捕捉功能要求等。将在今后的应用研究中进一步完善和提高,以促进我国煤矿大倾角开采运输技术的长足发展。

 
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