重型刮板机断链装置的设计与应用

刘振江

摘要：神华哈尔乌素露天矿选煤厂原煤车间毛煤仓顶配仓刮板机选用的是SGB系列重型刮板输送机，其设计先进、结构合理、运输量大、输送距离长、安装维修方便，性能可靠，中间槽采用全钢焊接结构具有互换性，机头、机尾全部采用板式结构，结构紧凑，强度高且具有较强的稳定性。

关键词：刮板机;断链;优化设计

前言

刮板输送机虽然是选煤厂应用较多设备，但是胶带机的各种保护装置齐全，包括跑偏、拉绳、防撕裂、打滑等等，而用于刮板机的保护较少，且都是一些常用的电气综合保护，如过流、欠压、过载等，缺乏机械方面的监测保护，不能很好的满足于现场实际生产的安全需求。所以刮板机断链保护装置必须设计考虑全面，保证运行平稳，动作灵活、可靠。若出现断链、掉链故障不能及时发现处理，会造成刮板机压死，设备严重损坏甚至人员伤亡的严重情况，直接影响生产和人员安全。

一、造成断链的原因及预防措施

（一）造成断链的原因

根据现场生产情况及多年的刮板机维修经验，分析发现断链主要原因有以下几种原因：

1.链条或刮板在运行过程中突然被外力卡住，瞬间产生大的冲击使链条断裂。

卡住链条原因众多：溜槽对口有错位，挂住了刮板或者链条、连环;尺寸较大的条形铁器落入刮板机;因巷道顶板不够高，机头较高，当大煤块或矸石在运输过程中，卡在刮板与顶板之间，对链条产生冲击而断裂。

2.链条涨得过紧

刮板机丝杠张紧超限，当链条或刮板轻微受卡或刮板机过载时，没有缓冲余地，增大了链条的张力，致使链条断裂;链条涨的过紧，增加了链条的初张力，缩短其使用寿命，更易断裂。

3.链条跳牙

链条过松、磨损严重或者两条链条长短存有较大误差，出现以上情况，当运转到机头链轮处时，会发生跳牙现象，使链轮的连环受到链轮牙齿的冲击，造成连环变形、断裂。

4.超载运行

当输送煤量过大时，在超负荷情况下启动电动机，增大了链条承受的动张力，致使链条断裂。

5.两条链条的连环节距不一样

使得负荷偏重于某一条链条，致使该链条过载运行，长期运行使得链条过疲劳，引起断链事故。

除了以上情况，变形连环多、刮板机机道不平不直、回煤多都会使得链条啮合不好，两边受力不均匀引起断链事故。

（二）防止断链措施

1. 提高链条的制造质量

在链条的选择采购时，应该充分的考虑链环形状、尺寸对链条应力的影响，并考虑在运转中的受力状态、疲劳、变形、腐蚀、磨损等情况，使所用的链环不仅具有合理的形状、结构和设计尺寸，并应具有取优良材料、合理的热处理工艺，保证所选用链条的质量完全满足生产需要。

2.加强设备的维护保养

为了保证煤料的顺利平稳运输，应该对工作面的刮板输送机进行定期的维护检修工作，这样就能把可能发生的机械事故、隐患及早的排除。其次还应该加强对设备的日常管理。做到刮板、连接环、螺栓、螺母，弹簧垫齐全紧固，当发现刮板弯曲变形时及时的更换，并注意链条的张紧度，使之松紧合适。再者，当链条工作到一定时间，还没有受到严重磨损时，可通过改变平环、立环安装方位，变动链条磨损较大的部位，延长链条使用寿命，防止链条的断链。

3.加强操作人员的技能水平

刮板机的操作人员应经过专业的培训后方可上岗，必须熟知刮板机结构性能，工作原理。操作时必须严格执行操作规程，定期做好维护保养工作。日常点检仔细认真，及时发现异常现象，及时进行解决，防止事故发生。

二、刮板机断链动作装置的改造背景

神华哈尔乌素露天矿选煤厂刮板机断链动作装置，采用的是传统的触碰监测方式，整体装置安装于刮板机溜槽内部，采用接近开关采集动作信号。该装置存在许多不足之处，不能更好地满足现在的生产运行。所以对其进行了优化设计、改造。具体不足之处主要有一下几个方面：

（一）1断链动作装置结构粗糙，极易误动作，造成整条输煤系统的联锁停机

原断裂动作装置，回转机构采用的是螺杆、螺母配合，用M16的螺杆配套M20的螺母，形成间隙配合，保证回转顺畅。这样的配合显然缺乏精度，使得回转摆动幅度不易确定，信号频率变化不稳定，不能更好地监测，造成误动作。另外这种连接，接触部位只是两个点，极易使得断裂动作装置在外部风力的作用下摆动，造成误动作。

原断裂装置的触碰部件为铁条，触碰到铁质的刮刀，反弹力大，传递到装置的震动也大，不利于信号的平稳监测。刮板机运行中，触碰部件与每个刮刀反复的碰撞，使得铁质触碰条磨损较快，更换周期短。另外两边的触碰贴条磨损不一致了，会造成两边的信号返回频率不同，出现断链误动作。

（二） 安装位置不合理

断链动作装置安装于刮板机机尾、机头溜槽内部，链轮的上方，链轮下方是毛煤仓入料仓口。由于在链轮上方，当刮板机煤料量较多时，装置极易被煤块碰撞，造成误动作或损坏机构。再者，装置维修维护时，检修人员需要进入溜槽进行工作，费时费力，而且十分危险，不小心就会有跌入仓内的可能。

断链动作装置安装于溜槽内，十分不便于巡检人员的直观检查，致使不能及时发现装置的运行状况。

（三）信号监测不全面

原装置只安装于刮板机的一侧，但由于SGB重型刮板机的刮刀长度为1.6米，刮刀之间的距离为1.2米，所以当另一侧的链条断链或刮刀断开，装置不能及时监测到断链信号，需运行1/2行程后才能被檢测到，不能保证及时停机，从而损坏设备，或使得刮刀吊入仓中，损坏下游洗选设备。

三、装置的优化改造设计

针对以上的不足或缺陷，研究刮板机运行时的实际情况，设计、制作出新的装置

（一）优化断链保护装置结构

①减小回转机构配合间隙，保证回转灵活，动作精准;选用φ16轴、轴套配合。②将触碰机构改为可拆解式，在需要更换触碰条时，只需拆开直接取出进行更换;③增加反方向限制片，防止触碰机构反方向运动，防止由惯性引起的频率不一致。④将触碰部位有铁质条改为胶条，增加缓冲，减少磨损。

（二）改变安装位置

将装置的安装位置改在机头、机尾溜槽的外部，上方，延长触碰机构摆臂的长度，将其伸入溜槽内进行动作监测。主板、接近开关探头也安装于外部，运行人员可直观对装置的工作情况进行检查。也便于了检修人员维修维护。

（三）增设断链监测装置，增加一组信号采集，重新设计监测方法

在两侧链条处都装断链动作机构，分别监测两条链的运行情况。运用机械联动监测机构与接近开关相结合，将刮刀行进中的动态运行信号，经由接近开关传递给PLC进行一个“时间”周期扫描，进行循环监测的一个过程。

摆臂被刮刀的行进运动轨迹推动，在达到夹角大于α时位置开关接收不到摆臂的位置信号，中断向PLC发送信号。摆臂受重力作用回摆达到反向极限夹角β，在α+β角度范围内接近开关始终可以接收到摆臂的位置信号，如此反复。接近开关收到的开关量信号量间隔时间即是刮板链及刮刀的进给位置周期时间，此时需在PLC程序中制作虚拟时间继电器，当规定时间内无信号反馈即认定发生断链报警发出“断链故障信号”停机，同时位于刮板机两侧相对应的断链监测装置，相互之间做“映射”左右两个信号间隔时间超过允许范围即可认定发生单侧断链故障，发出“断链故障信号”停机。

四、结语

能够很好地解决生产实际中的断链故障的监测问题。通过上面的附图能够直观地看出断链监测器的工作原理，监测器主要是利用了刮刀在行进间的间隔时间，推动开关摆臂运动，并且通过接近开关将位置信号传递给上位机，通过校准“时间”能过精确地监测刮刀正常运转的信号，特别是对槽架较宽的刮板机两端同监测，具有较大的实际使用意义。