寇金成
(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司西山煤電屯蘭選煤廠,山西 古交 030206)
西山煤電有限責(zé)任公司屯蘭選煤廠原設(shè)計(jì)處理能力3.0 Mt/a,于1997年10月31日建成投產(chǎn),經(jīng)2003年技術(shù)改造,成為入選原煤能力為5.0 Mt/a的特大型煉焦煤選煤廠,生產(chǎn)采用無壓重介三產(chǎn)品旋流器+濃縮浮選聯(lián)合工藝。在洗選工藝系統(tǒng)中,共裝設(shè)5臺(tái)刮板輸送機(jī),分別擔(dān)負(fù)著原煤入選與產(chǎn)品入倉(cāng)的運(yùn)輸任務(wù),屬生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸環(huán)節(jié),對(duì)選煤生產(chǎn)能否連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
目前,應(yīng)用于該廠刮板輸送機(jī)的保護(hù)裝置僅限于電機(jī)保護(hù),如過載、過流、缺相等,而對(duì)于刮板輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)鏈、斷鏈?zhǔn)鹿剩瑒t需停電后更換新刮刀、鏈條等,檢修需投入大量人力、物力。更為嚴(yán)重的是,如斷鏈后操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),還會(huì)引發(fā)刮板嚴(yán)重拉斜,鏈、板卷入機(jī)頭,甚至掀機(jī)頭等惡性機(jī)電事故發(fā)生,事故處理費(fèi)時(shí)耗力,嚴(yán)重影響了選煤生產(chǎn)的連續(xù)性。刮板輸送機(jī)斷鏈的發(fā)生存在一定偶然性,由此造成的月均事故影響生產(chǎn)時(shí)間在180 min以上。為保障選煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行,屯蘭選煤廠刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置亟待升級(jí)。
刮板輸送機(jī)對(duì)物料的運(yùn)輸主要是依靠機(jī)頭齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏈條、刮板、從動(dòng)尾輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)槽體內(nèi)的物料轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸[1]。
生產(chǎn)中刮板輸送機(jī)斷鏈故障產(chǎn)生原因主要有以下幾種:
(1)跳鏈。跳鏈指的是鏈環(huán)從刮板輸送機(jī)頭鏈輪中脫落,跳鏈會(huì)使鏈環(huán)在機(jī)頭軸與鏈輪齒上產(chǎn)生沖擊作用,容易使鏈環(huán)發(fā)生斷裂。常用處理方法是在頭輪齒加墊板調(diào)整。
(2)超載啟動(dòng)。裝煤過多或有大塊煤擠壓刮板輸送機(jī),滿載或超載時(shí)啟動(dòng)或頻繁啟動(dòng),增大了鏈條承受的張力,容易使鏈環(huán)發(fā)生斷裂。為避免此情況,需減少裝煤量至額定負(fù)載范圍。
(3)溜槽入料口分配不均。入料口分配不均會(huì)造成兩側(cè)鏈條受力不均,嚴(yán)重時(shí)鏈條力集中于一側(cè),當(dāng)張力超過極限時(shí)就有可能拉斷鏈條。處理方法是調(diào)整入料口分配,保持刮板運(yùn)行平穩(wěn)。
(4)制造質(zhì)量問題。圓環(huán)鏈制造質(zhì)量是造成斷鏈?zhǔn)鹿实脑蛑?。?dāng)制造圓環(huán)鏈材質(zhì)偷工減料或加工工藝有問題,或者加工的鏈環(huán)內(nèi)部含有雜質(zhì)等均會(huì)影響制造質(zhì)量,易引發(fā)故障。因此需把好備件入庫(kù)關(guān),不合格的產(chǎn)品嚴(yán)禁入庫(kù)。
(5)底板磨損嚴(yán)重。底板磨損嚴(yán)重導(dǎo)致溜槽的接頭容易磨損,容易在接頭處發(fā)生卡、阻刮板現(xiàn)象,從而使鏈條負(fù)荷增加,當(dāng)應(yīng)力超過鏈條極限時(shí),就有可能造成斷鏈。因此發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重的底板應(yīng)補(bǔ)焊并平整。
(6)自然性腐蝕。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境潮濕,煤中含有腐蝕性物質(zhì),極易使鏈環(huán)產(chǎn)生銹蝕,從而降低鏈環(huán)的強(qiáng)度,使鏈環(huán)容易斷裂。因此備用鏈條應(yīng)儲(chǔ)放于干燥環(huán)境中,避免自然腐蝕。
普通的刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置與膠帶運(yùn)輸機(jī)失速、斷帶保護(hù)裝置相似,即在機(jī)尾從動(dòng)輪安裝接近開關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn),以從動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)檢測(cè)到的信號(hào)為依據(jù),一旦發(fā)生鏈條斷裂,從動(dòng)輪即失速,從而引發(fā)刮板機(jī)設(shè)備控制電源切斷,使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這種設(shè)計(jì)主要針對(duì)刮板輸送機(jī)兩側(cè)鏈條同時(shí)斷鏈的惡性事故,但對(duì)于刮板輸送機(jī)單側(cè)錯(cuò)鏈、斷鏈故障以及鏈條落轍、掉道的故障起不到保護(hù)作用。在實(shí)際生產(chǎn)中,刮板輸送機(jī)常見的故障就是錯(cuò)鏈、落轍、斷鏈,如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí),就會(huì)使馬蹄環(huán)、鏈條被拉斷,進(jìn)而導(dǎo)致卷鏈、掀機(jī)頭等嚴(yán)重機(jī)電事故,嚴(yán)重的還會(huì)損壞設(shè)備[2]。
鑒于普通刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置功能的不足,經(jīng)不斷探索,屯蘭選煤廠針對(duì)現(xiàn)使用的5臺(tái)刮板輸送機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的馬蹄環(huán)斷裂故障,除了采取調(diào)整或制定預(yù)防措施減少誘發(fā)故障的各因素外,重點(diǎn)分析了刮板斷鏈瞬間的動(dòng)態(tài)機(jī)理,研制了適合本廠實(shí)際應(yīng)用的刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置,通過對(duì)運(yùn)行刮板輸送機(jī)實(shí)時(shí)在線檢測(cè),實(shí)現(xiàn)了刮板輸送機(jī)斷鏈發(fā)生瞬間即可發(fā)出報(bào)警或停機(jī)的功能,及時(shí)提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)處理,從而極大降低了設(shè)備損害程度[3]。
該斷鏈保護(hù)裝置制作成本低,在刮板輸送機(jī)發(fā)生單側(cè)錯(cuò)鏈之初便可檢測(cè)到故障,從而能有效遏制事故擴(kuò)大。如圖1所示,該保護(hù)裝置的弧形檢測(cè)片采用鐵質(zhì)導(dǎo)磁材料,厚度為1.5~2 mm;兩個(gè)弧形檢測(cè)片間距2~3 mm;接近開關(guān)檢測(cè)距離為15 mm以上;擺桿的長(zhǎng)度、寬度依據(jù)使用的刮板輸送機(jī)寬度及安裝高度而定。該裝置采用軸承裝配后,固定于刮板輸送機(jī)頭輪過渡板后300~500 mm處。
圖1 斷鏈保護(hù)裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of chain protection device
該保護(hù)裝置采用接近開關(guān)、延時(shí)繼電器、中間繼電器組態(tài)了一套小型設(shè)備監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng),通過組態(tài)輸出報(bào)警和保護(hù)。采用延時(shí)保護(hù)、安全聯(lián)鎖可以加延時(shí)輸出保護(hù),延時(shí)的時(shí)間可以定為3 s或適當(dāng)?shù)臅r(shí)間。在規(guī)定的延時(shí)內(nèi),測(cè)點(diǎn)的抖動(dòng)可以忽略不計(jì),不參與聯(lián)鎖控制,一但超出規(guī)定時(shí)間,監(jiān)控系統(tǒng)將執(zhí)行相應(yīng)的聯(lián)鎖控制。上電時(shí),型號(hào)為HHS5PC的時(shí)間繼電器KT1(設(shè)置范圍為0~10 s)通電工作,按照預(yù)先所設(shè)延時(shí)啟動(dòng)型號(hào)為DH48S的時(shí)間繼電器KT2(設(shè)定范圍為0.01~99.99 s)。延時(shí)時(shí)間可根據(jù)具體時(shí)間而定,建議時(shí)間繼電器KT1設(shè)定為9 s,時(shí)間繼電器KT2設(shè)定為3 s。
在刮板輸送機(jī)正常工作時(shí),裝置兩側(cè)擺桿隨著鏈條與間隔排列的刮刀同時(shí)運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)兩個(gè)檢測(cè)片同步繞軸承沿周向往復(fù)運(yùn)動(dòng);調(diào)整弧形檢測(cè)片寬度,在一個(gè)周期內(nèi),使檢測(cè)片在擺幅最大時(shí)處于接近開關(guān)檢測(cè)范圍之外,確保檢測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期(約1.5 s)有一明顯斷點(diǎn)。在發(fā)生錯(cuò)鏈或單側(cè)斷鏈之初,帶動(dòng)擺桿運(yùn)動(dòng)的刮刀發(fā)生傾斜,使兩擺桿擺動(dòng)不再同步,且隨著擺桿夾角的增大,兩弧形檢測(cè)片相對(duì)位移也漸漸增大,使一個(gè)周期內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)不再有斷點(diǎn),當(dāng)返回信號(hào)持續(xù)3 s時(shí),即觸發(fā)報(bào)警器或切斷刮板輸送機(jī)控制回路,從而實(shí)現(xiàn)錯(cuò)鏈、單側(cè)斷鏈故障的在線檢測(cè),避免刮板輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行而擴(kuò)大事故。當(dāng)突然發(fā)生單側(cè)斷鏈時(shí),立即被傳感器檢測(cè)到,用來作為感應(yīng)體位于斷鏈側(cè)的擺桿在傳感器探頭處正前方停止擺動(dòng),從而將一直使時(shí)間繼電器KT2保持復(fù)位的信號(hào)斷開,此時(shí)時(shí)間繼電器KT2開始計(jì)時(shí),當(dāng)達(dá)到時(shí)間繼電器KT2所設(shè)定的延時(shí)時(shí)間時(shí),即發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷控制電源回路,提醒操作人員及時(shí)處理或直接停機(jī)保護(hù)[4]。
(1)在安裝保護(hù)裝置前,需調(diào)整刮板輸送機(jī)鏈條的松緊,要求機(jī)頭過渡板前余有兩個(gè)鏈環(huán)為宜。原因在于,如果鏈條過緊會(huì)影響刮板輸送機(jī)的正常工作,縮短使用壽命,當(dāng)刮板鏈被卡時(shí)鏈條沒有緩沖余地;同時(shí)鏈條過緊也增大了鏈環(huán)的張力使鏈環(huán)容易疲勞損壞,降低鏈條的使用壽命。
(2)該裝置安裝于刮板機(jī)的機(jī)頭弧形板之后,其距離需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行調(diào)節(jié)。
(3)調(diào)整接近開關(guān)與檢測(cè)動(dòng)片的距離要合適,既要確保接近開關(guān)與檢測(cè)動(dòng)片不碰撞,又要確保接近開關(guān)在有效檢測(cè)范圍之內(nèi)。
(4)根據(jù)刮板的鏈速、刮刀最短節(jié)距確定擺桿長(zhǎng)度,調(diào)整擺桿周期。
(5)軸承需定期注油,以確保潤(rùn)滑性能,以確保檢測(cè)動(dòng)片與擺桿在同一平面內(nèi)自由擺動(dòng)。
(6)記錄刮板運(yùn)行時(shí)計(jì)時(shí)器記錄最大值,放大2~3倍設(shè)定為保護(hù)動(dòng)作值,避免刮板輸送機(jī)因輕載或重載導(dǎo)致轉(zhuǎn)速變化而引發(fā)保護(hù)裝置誤動(dòng)作。
(7)刮板輸送機(jī)鏈環(huán)工作一段時(shí)間后,會(huì)由于各種原因形成刮板鏈節(jié)距不等情況,在進(jìn)行切鏈操作時(shí)應(yīng)避免在同一鏈節(jié)上去環(huán),以避免全部載荷集中在一側(cè)鏈條上,以防重載啟動(dòng)時(shí)使鏈環(huán)發(fā)生斷裂。避免在同一鏈節(jié)上去環(huán)的目的也可確保刮板輸送機(jī)刮板間距基本保持相同[5]。
結(jié)合屯蘭選煤廠5臺(tái)刮板輸送機(jī)的實(shí)際使用情況,以月均斷鏈3次,每次影響生產(chǎn)2 h計(jì)算,則全年影響生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)間為72 h,相當(dāng)于被動(dòng)停產(chǎn)3 d。使用刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置后,徹底避免了因早期故障未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致的鏈板卷入機(jī)頭鏈輪,直至將傳動(dòng)組聯(lián)軸器掰碎的情況發(fā)生,每年可節(jié)約維修費(fèi)用6萬(wàn)元,而5臺(tái)刮板機(jī)斷鏈保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、材料費(fèi)用投入僅1.3萬(wàn)元。由此可見,斷鏈保護(hù)裝置不僅為選煤生產(chǎn)的正常運(yùn)行提供了保障,并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益[6]。
[1]沈 鴻.機(jī)械工程手冊(cè) [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982:10.
[2]劉家?guī)Z.電工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1995(2):994-1054.
[3]王正剛.刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)[J].煤,2007(4).
[4]程 開,杜秀峰.刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)器的研究與應(yīng)用 [J].選煤技術(shù),2008(1).
[5]汪愛明,吳景紅,孟國(guó)營(yíng),等.刮板輸送機(jī)斷鏈保護(hù)裝置的研制與應(yīng)用[J].工礦自動(dòng)化,2010(5).
[6]王翠清,李瑛琳.刮板輸送機(jī)故障監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置的研制與應(yīng)用[J].選煤技術(shù),2007(3).