中部槽新型断链自动监测装置

中部槽新型断链自动监测装置

陈兵1,2,赵丽娟1,2,陈凯1,2

1宁夏天地奔牛实业集团有限公司，宁夏 石嘴山 753001

2宁夏天地重型装备科技有限公司，宁夏 石嘴山753001

摘要：随着矿山开采杂质的增多，开采条件越来越恶劣及采煤量下落的不均衡化。矿用链条不断承受煤矸石的冲击载荷、交变循环载荷的作用。加剧了矿用链条的变形，导致矿用链条长度变化及断链。出现跳链、断链、传动打滑等现象。随着自动化与PLC技术的发展，PLC与SCM得到了广泛的应用。本文根据刮板机矿用链条磨损及断链分析，提出一种新型中部槽断链检测装置，实现刮板链的运行监测。

关键词：矿用链条；PLC；断链监测

引言

刮板机是矿井运输最重要的设备之一，它主要用于矿井综采工作面、采煤巷、运输巷及某些地面运输等。由于各个矿井生产条件截然不同，随着煤层倾角起伏，煤质条件与煤层厚度的不同，致使落煤量的不均衡化，导致刮板机运输负载不断交错变化。在交变载荷的作用下，矿用链条运载力反复变化，加剧了矿用链条的寿命，链条易发生疲劳磨损，焊缝开裂，锻造环拉长甚至断链。随着开采的煤杂质多样化，矿用链条运载一段时间后，链环节距增大，链条伸长，出现链条松弛，传动打滑，跳链等现象，造成堆链、刮板卡顿可能造成矿机事故。

中部槽是刮板机最主要部件之一，数量占比最大，是煤炭输送的通道。刮板及链条一旦出现问题，很难发现，根据矿井采煤过程，现提出一种中部槽新型断链检测装置，通过在中部槽链条经过部位安装检测专用传感器，及时监测刮板链的运行状态及故障。可实时监测判断链条使用情况，及时通过传感器发出预警信息，操作人员及时发现处理断链事故，提高井下生产效率及安全性。

1 PLC的发展及特点

随着工业技术自动化需求，工业自动化的程度要求越来越高，PLC与SCM的可靠性与运用灵活性，决定了市场的需求，其PLC可编程控制器在自动控制领域得到了广泛的应用。

PLC采用大规模集成电路技术，内部电路使用先进的抗干扰技术，具有高可靠性。机外电路使用PLC控制系统，与继电接触器相比，电气接线及开关接点大大减少，故障大大降低。PLC自带硬件故障与自我检测功能，出现故障能及时发出预警提示。使用者可借助软件，编写故障自诊断程序，使系统电路及设备自诊断保护[1]。PLC编程控制器系统构成灵活，易扩展，以开关量控制能进行连续PID回路控制；构成复杂的控制系统，实现生产自动化。PLC采用梯形图、逻辑图与语句表等编程语言，系统开发周期短，现场易调试，在线修改程序便捷，使用方便，编程简单。抗干扰能力强，适应于各种恶劣环境，超高可靠性。

2刮板输送机断链及处理

在矿井综采工作面，刮板机与液压支架开采前进通过电液控自移，由于煤层倾角的不同，倾角越大自移阻力越大。刮板机在仿真设计时，垂直弯曲角度不得超过5度。垂直弯曲角度过大时，刮板机运转阻力较大，链轮磨损越严重。弯曲导致矿用链条处于绷紧状态。链条易发生疲劳磨损，焊缝开裂甚至断链。

刮板输送机上链断裂易发现断链位置，可利用液压马达以及电机点动方式利用接链环与调节链联接修复[2]。

刮板输送机底链单链断裂不易发觉，设备自带的断链监测装置及PLC发出故障报警自动停机。采煤机停止割煤后人工清理中部槽上通道煤块。点动将断链处开移至溜槽上方进行处理。

刮板输送机底链双链断裂易发生声响，人工清理中部槽上通道煤块，利用溜槽、插板及槽帮两侧观察孔确定断链位置[2]。将断链附近处开天窗中部槽天窗打开，链条端部系上钢丝绳，利用绞车或倒链将其拉至表面处理修复[3]。安装天窗插板，利用紧链器张紧链条，低速试运行后正常运行开采。

3断链监测装置方案

3.1安装位置

刮板机主要由机头、过渡槽、中部槽、机尾等组成，中部槽数量较多，中部槽分为特殊中部槽、开天窗中部槽、偏转槽及中部槽。传感器可安装位置有链轮、中板、侧板、底板、槽帮链道、槽帮岩等位置，考虑到监测信号传输与不影响刮板机正常工作。开天窗中部槽插板与链轮为最佳位置，易检查易更换。拆除后不影响正常使用。开天窗中部槽分布较均匀数量较丰富。可分布安装多个传感器同时监测断链情况，插板为最佳选择。

3.2结构

选择埋入式传感器与监测装置预埋于插板内部（如图1所示），将传感器连接至外接的PLC可编程控制器上，采集与读取传输信号。监测装置由永磁体与传感器构成，形成相应的磁场，对其磁场进行监测测量，每当刮板链通过时打乱磁场的分布，形成新磁场及时监测刮板的运行状态，通过监测信号的分析推断链条的状态。插板具有较好的保护效果，延长使用寿命，提高监测信号精度。

图1断链自动监测装置

3.3监测过程

在开天窗插板安装监测装置能有效的监测刮板的运行情况及刮板卡链情况，及时分析刮板的磨损与断裂。监测链条通过是否一致性。由于溜槽上部煤量较多，监测下链道链条比较容易。主要监测信号为链条从传感器下端通过状态。链条正常通过时传感器会发出正常信号，表明链条正常无断链正常工作；当链条不能通过或只有一条链条通过时，传感器检测并发出异常信号，迅速做出事故判断预警并记录断链瞬间运行长度，分析断链位置。

3.4自动监测程序

梯形图程序（如图2）

图2梯形图程序

4 结束语

将插板监测装置插入开天窗中部槽（如图3），进行出厂试运行监测。PLC与传感器配合能稳定监测到链条的通过状态并反馈开关量信号。较好的完成预期效果，该装置在矿井下得到了较好的应用。该中部槽断链自动监测装置能有效的完成断链监测任务，但还需要现场开采时进行预防断链处理与设备维护保养，降低断链风险。

图3开天窗中部槽

参考文献：

[1]杨国湘，可编程控制器PLC控制系统设计，电力设备， 2019年

[2]连为民，刮板输送机断链事故原因分析及预防[J]，煤矿开采，2012年

[3]郑士旭，刮板输送机断链事故原因及对策[J]，现代商贸工业，2010年

作者简介：

陈兵（1994.11）男，籍贯：宁夏中卫市，汉族，毕业于内蒙古科技大学，机械设计制造及自动化专业，机械工程及自动化、电气工程助理工程师。研究方向：液压控制系统与电气自动化控制。