刮板输送机链条故障监测及预防措施研究_郭智慧.pdf

刮板输送机链条故障监测及预防措施研究郭智慧（山西华阳新能股份有限公司机电设备管理中心，山西阳泉045000）摘要：通过分析刮板输送机运行过程中容易出现的链条故障问题，提出了链条故障监测技术及方案设计，搭建刮板输送机链条故障监测平台，进行断链自动监测，同时对刮板输送机链条自动保护、调速控制等关键技术进行分析研究，进行链条故障预防，有效保障了综采工作面生产开采过程中刮板输送机链条的安全平稳运行。关键词：刮板输送机；故障监测；预防措施中图分类号：TD528.3文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0246-020引言刮板输送机受到井下特殊工作环境的影响，以及溜槽载重的无规律动态变化，链条部件在传动过程中极易出现断链、脱链故障，严重影响到刮板输送机设备正常运行以及煤矿企业的生产开采效率。因此，通过设计链条故障监测关键技术，安装平台进行断链故障自动监测装置，同时设计链条自动保护装置、智能调速系统，依据实际需求对链条故障进行综合预警监测，保障刮板输送机链条结构平稳高效运行。1刮板输送机链条故障分析1.1断链故障刮板输送机设备长期运行过程中，链条不可避免地出现下垂、堆积现象，如果不及时进行链条更换保养，就很容易引发断链故障。出现断链的主要原因包括刮板输送机高负荷转运综采工作面煤矸物料过程中，因煤矸分布不均造成顺槽不均匀受力，造成链条点蚀、磨损；综采工作面复杂工作环境使得煤矸等块体对链条碰撞，或煤矸掉落卡在链条裂隙中引发断链事故等。1.2脱链故障刮板输送机发生脱链故障的原因主要包括以下两个方面，一是由于溜槽装载煤矸量过大，机头电机突然高速运转，造成链条高负荷的反向冲击力，造成脱链故障；二是刮板输送机在综采工作面布设长度较长时，布设弯度过大造成的扭矩过大或各点链速不相同，导致运行过程中脱链事故的发生。其中链条保险销出现切断故障也是由于链条的非正常牵引过程中，内部张力激增造成的结果。2链条故障监测技术及方案设计2.1链条断链监测装置设计刮板输送机断链故障监测系统的终端监测模块，主要通过设计一种新型断链监测装置实现断链故障实时监测，该装置可直接安装在刮板输送机溜槽上，如图 1 所示1。断链故障监测装置的主体结构为套筒、直销、弹簧钢片以及检测回路等，断链故障监测装置作用机理为：1）刮板输送机未发生断链故障时，在套筒内部压缩弹簧的作用下，挤压直销以及弹簧钢片抵触至刮板链，因链条未发生断裂，导致压缩弹簧顶端两触点未能接触，检测回路不连通系统不报警。2）当刮板输送机出现断链故障时，由于链条不再提供抵触支撑作用，压缩弹簧将挤压直销以及弹簧钢片伸出，检测回路两触电相遇回路连同，此时断链监测装置将发出报警并控制刮板机停机处理。该断链故障检测装置通过将断链故障检测回路连接至控制系统，并将断链数据传输至地面链条故障监测平台，实现断链故障的远距离通信传输工作2。2.2搭建链条故障监测平台如下页图 2 所示搭建出刮板输送机链条运行状况监测平台，对采集到的数据进行传输处理3。链条智能监测平台主要包括以下三方面内容：1）地面监测控制方面。通过井下交换机将数据传输至地面监控主机，并对断链故障监测装置传回数据进行分析处理，对断链故障进行报警诊断。2）数据采集分析方面。通过实时采集断链故障检测回路的通断信号，作为判断刮板输送机链条是否发生断裂故障的依据，并将该电信号转化为数据信号向上位机及地面监控平台进行传输，实现断链故障预警。3）终端执行方面。主要通过设计的新型断裂故障收稿日期：2022-09-26作者简介：郭智慧（1986），男，山西阳泉人，本科，毕业于太原理工大学，机电工程师，研究方向为采掘设备。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.1001刮板输送机链条；2溜槽；3弹簧钢片；4直销；5套筒；6压缩弹簧；7断链故障检测回路；8、9触点图 1断链故障监测装置结构123456789经验交流2023 年第 6 期监测装置，对刮板输送机运行状态进行实时监测预警，当刮板输送机出现断链故障时，断裂故障监测装置中压缩弹簧将挤压直销以及弹簧钢片伸出，检测回路两触电相遇回路连同，此时断链监测装置将发出报警并控制刮板机停机处理，并将监测信号向地面监控平台及时传输响应。3刮板输送机链条故障预防措施3.1断链自动保护刮板输送机在运行过程中因运输煤矸量的变化而受到大幅度变形冲击时，链条的张紧程度发生了变化，极易出现链条断链、卡链故障。因此针对刮板机载重量的变化以及链条张紧控制两方面进行刮板链自动保护设计：1）依据刮板输送机溜槽煤矸量来对设备进行启停控制，同时可通过机头电机滞后启动的方式实现链条的预张紧控制。可通过计算刮板输送机链条最大承载力，设定链条自动保护功能，当承载煤矸量超出设定载荷值时可自动停机报警。同时也可依据刮板输送机在综采工作面内布置总长度以及弯曲量，来对电机转速进行协同控制，避免因弯曲量过大扭矩叠加造成的刮板输送机断链故障。2）通过设计链条可调节张紧系统，来实现刮板输送机张紧程度的控制，如图 3 所示。具体可以根据监测底部链条的悬垂量或机尾液压油缸伸缩量，通过比较两者与预设值之间的偏差，并通过调节液压油缸伸缩量来控制机尾架带动链轮位移，从而调节链条张紧程度。通过设计链条可调节张紧系统，实现了链条在不同承受载荷下张紧程度的实时调节控制，可以减少刮板输送机链条振动、断链脱链故障。3.2刮板输送机链条智能调速控制因刮板输送机运输作业过程中煤矸量过大造成机组负荷过大，会严重影响电机、减速器等设备使用寿命，严重时出现停机故障。因此可通过监测刮板输送机驱动电机电流、转速、温度等参数，以及对减速器油温参数进行监测记录，通过各类传感器设备将采集数据上传至 PLC 控制系统，实现对驱动部件的实施故障监测控制。同时应对传感器设备进行合理选型布置，防止因综采工作面复杂恶劣工作环境对传感器设备造成破坏。通过上述调控方式确保刮板输送机承载煤矸量与链速之间呈现一定正比关系，采用比例积分法实现煤矸量与链条牵引速度之间的动态变化控制4。通过智能调速控制技术，不仅降低了综采工作面电力损耗，也缩短了刮板输送机链条牵引行程，提高了链条等部件的使用寿命。与驱动部件故障监测相对应的是刮板输送机智能调速控制方案设计，通过刮板输送机溜槽承载煤矸量的变化，灵活调控刮板输送机运行链速，保障刮板机设备平稳运行，延长链条使用寿命。监测方案首先应确定刮板输送机实时运输煤矸量，将激光扫描传感器布设于刮板机机头架上，通过扫描单位时间内通过的煤矸截面面积，同时结合刮板输送机溜槽运煤速率，即可得到实时运输煤矸量。智能调速控制技术通过监测实时煤矸量，当运输煤矸量较少时，应降低链条传动速度，降低刮板输送机运输功率的同时提升输送效率；同时在承载范围内煤矸输送量较大时，可通过提升链条牵引速度，降低刮板输送机实际功率。4结语通过搭建刮板输送机链条故障监测平台，利用断链监测技术对断链故障进行监测预警，同时设计断链自动保护装置及调速控制系统进行预防。通过上述综合刮板输送机链条故障监测方案设计，从链条张紧控制、断链故障监测、智能调速控制等方面对链条运行状态进行综合监测预警，有效保障了综采工作面生产开采过程中刮板输送机链条的安全平稳运行。参考文献1汪爱明，吴景红，程晓涵，等.刮板输送机链条故障在线监测仪设计J.煤炭工程，2019（10）：161-165.2王晓光.刮板输送机运行状态及故障智能监控平台建设J.机械工程与自动化，2019（2）：200-201；203.3温艳艳.机电设备故障监测与智能分析系统研究J.设备管理与维修，2020（2）：47-49.4张建福.浅析矿用刮板输送机故障监测与防控技术J.矿业装备，2021（1）：162-163.（编辑：王慧芳）图 2刮板输送机链条故障监测平台结构组成1机尾液压伸缩装置；2机尾架；3机头架；4张紧度监测装置；5电磁阀；6控制系统主机图 3链条可调节张紧系统地面监控主机数据传输模块断裂故障监测装置123456运行方向（下转第 280 页）郭智慧：刮板输送机链条故障监测及预防措施研究247机械管理开发第 38 卷理开发，2021，36（7）：33-35.8李纯财.松软破碎煤巷锚网支护及强效锚固技术研究J.煤炭技术，2021，40（7）：66-68.（编辑：王慧芳）Roadway Support Technology When Mine Integrated Mining and Machine ExcavationRoadway CrossoverLi Lefei（Jinneng Holding Coal Industry Di Coal Shu erli Coal Co.,Ltd.,Datong Shanxi 037000）Abstract:Aiming at the problems of stress concentration,large deformation of the surrounding rock and easy fall of the roof plate in theroadway when the roadway is intersected by comprehensive mining and machine excavation,taking the overview of the project ofintersection of comprehensive mining and machine excavation in a mine of Jinneng Holding Coal Group as an example,the deformation ofthe surrounding rock in the roadway was effectively controlled through scientific design of the anchor support parameters of the roadway,reasonable retention of the coal column in the roadway and optimization of the design of the working face skid road,etc.The actual Theactual application results show that the sinking of the roadway roof in the intersection area is controlled within 26 mm,and the shifting ofboth sides of the roadway is controlled within 19 mm,and the working face safely and smoothly passes through the intersection area ofcomprehensive mining and machine tunneling,which better ensures the safe and efficient production of the mine.Key words:integrated mining;machine excavation roadway;cross-over;stress zone;support technologyResearch on Fault Monitoring and Prevention Technology of Scraper Conveyor ChainGuo Zhihui（Mechanical and Electrical Equipment Management Center of Shanxi Huayang Xinneng Co.,Ltd.,Yangquan Shanxi 045000）Abstract:By analyzing the chain fault problems that are prone to occur during the operation of scraper conveyors,a chain fault monitoringtechnology and scheme design were proposed.A scraper conveyor chain fault monitoring platform was built for automatic monitoring ofchain breakage.At the same time,key technologies such as automatic protection and speed control of scraper conveyor chains wereanalyzed and studied to prevent chain faults,effectively ensuring the safe and stable operation of the scraper conveyor chain during theproduction and mining process of the fully mechanized mining face.Key words:scraper conveyor;fault monitoring;prevention and control technology（上接第 247 页）Reasons for the Upward and Downward Movement of the Scraper Conveyor in the FullyMechanized Mining Face and Its Solution StrategiesHu Haipeng（Fenxi Mining Group New Industry Development Co.,Ltd.,Jiexiu Shanxi 032000）Abstract:The 6115 working face of Shuiyu Coal Mine is facing frequent difficulties in controlling the upward sliding of scraper conveyors,resulting in adverse conditions such as poor engineering quality,low production efficiency,and high safety risks.To solve this problem,thereasons for the upward sliding phenomenon were analyzed from two aspects:the pushing scraper conveyor and the pulling hydraulicsupport.Key parameters such as the small deviation of the middle slot of the conveyor and the angle of the hydraulic support push rod wereidentified.Based on engineering practice and on-site experience,targeted solutions such as bidirectional coal cutting,adjusting pseudoinclination,hydraulic assistance,and offset transfer machine were developed.The upward sliding phenomenon occurred at different stages,Selecting one or more governance measures according to needs has effectively solved the problem of previous upward and downwardmovements during the mining process of the 6115 working face,ensuring safe and efficient mining of the working face.Key words:scraper conveyor;up and down;offset trace;adjusting the pseudo tilt;bidirectional coal cutting（上接第 245 页）280