带式输送机自动喷雾降尘装置的研制

□ 田盛时 □ 舒 适 □ 王维威

1.铁法煤业(集团)有限责任公司晓南矿 辽宁调兵山 112700 2.铁法煤业(集团)有限责任公司大隆矿 辽宁调兵山 112700

1 设计背景

带式输送机是矿井生产体系的重要组成部分,煤炭从采出运至地面的过程中,要先后经过数条胶带的连续输送。煤流经过转载点时,因存在高度落差,会产生大量煤尘,使带式输送机的机头及其下风侧成为受煤尘影响的重灾区。对于转载点处的煤尘,必须依靠及时有效的喷雾降尘来防止煤尘飞扬,进而改善巷道内的施工环境,保障该区域作业人员的身体健康。

以往转载点的降尘由带式输送机司机手动启闭水管阀门实现喷雾,这种人工操作降尘的方法存在两点不足。

第一,人工操作不能保证喷雾与煤流输送同步。煤炭运输时,带式输送机每次启停伴随阀门的人工启闭,人工操作会因各种因素产生偏差。胶带由空载变满载时,需立刻开启阀门喷雾,否则会造成巷道内乌烟瘴气。胶带空载时,若不立刻关闭阀门,则转载点处将产生大片积水,造成巷道环境过于潮湿。

第二,浪费水源,影响生产。胶带空载或停机时漏关阀门,将产生大量水煤,对煤质造成影响,同时产生湿煤挂壁,堵塞煤仓。此外,温煤粘挂在箕斗内卸不下来,会引起重斗下放。

针对以上不足,笔者研制出一种带式输送机自动喷雾降尘装置,依靠胶带运载时的煤流来自动控制喷雾。

自动喷雾降尘装置具有三方面优点。

第一,具有自动启闭阀门喷雾的功能,解放人力。当煤流经过转载点时能自动实现喷雾,胶带空载时自动关闭。启闭阀门不再是带式输送机司机的一项日常工作。

第二,结构简单,成本低廉。自动喷雾降尘装置加工维护成本低,所用的构件、配件少,使用后零部件不需频繁更换。

第三,安装方便,使用安全。充分利用带式输送机机头自有的部件来固定自动喷雾降尘装置,实现快速安装。所选用的电器能够可靠工作,控制系统电源采用安全电压,确保操作、维护人员的安全。

2 设计方案

用电动阀门代替手动阀门实现喷雾,阀门的工作电源可就近取自带式输送机机头的配电。考虑到带式输送机满载、空载、停机三种工况,唯一产生明显变化的是煤流的物位,即满载时胶带上有煤流不断向前行进。笔者以这一变化为切入点,由煤流撞动机械结构,带动电器开关,实现触点的闭合,使电动阀门得电,开启喷雾。

带式输送机自动喷雾降尘装置的安装位置如图1所示,安装在带式输送机滚筒的上方。

▲图1 自动喷雾降尘装置安装位置

带式输送机自动喷雾降尘装置的机械结构如图2所示,由挡杆、转筒、支架、速度保护传感器四部分组成。当胶带上有煤流经过时,挡杆被撞击,带动转筒内的芯轴和固定的磁铁向前摆动。磁铁贴近速度保护传感器时,内部的两个磁敏元件吸合,实现电气回路的闭合,使电动球阀得电,开启喷雾。胶带空载时,挡杆、磁铁恢复原位,速度保护传感器内部的磁敏元件分断,喷雾停止。

▲图2 自动喷雾降尘装置机械结构

带式输送机自动喷雾降尘装置电气控制系统由馈电开关、电动球阀、带式输送机保护箱、速度保护传感器、转换开关五部分组成,如图3所示。在配电点的馈电开关内取得36 V交流电压,为电动球阀提供电源。电动球阀的启闭受控于常开触点5、6和常闭触点7。当常开触点5、6同时闭合时,电动球阀才能启动。一旦两个常开触点中有一个常开触点断开,则电动球阀立即失电。

▲图3 自动喷雾降尘装置电气控制系统

在带式输送机保护箱内设置常开触点5的目的,是当带式输送机停机时,防止出现煤块刚好停在挡杆位置,触发速度保护传感器。若控制回路只靠传感器单控,则电动球阀将一直开启,浪费水源。对此,当带式输送机停机时,用常开触点5断开控制回路,能达到关机即停水的目的。

设置常闭触点7的目的是使带式输送机司机可以视煤块干湿程度进行控制。若胶带上的煤块比较湿,则司机可以断开常闭触点7,转载点不再喷雾。

设置电动球阀的目的是有效降尘。持续的煤流需要喷雾降尘,偶尔经过的小煤块堆则没有降尘的必要。电动球阀的内部结构决定了动作有4 s左右的延时,4 s为阀内小型电动机开启,通过齿轮输出轴驱动阀杆的时间。对于一条运行速度为2.5 m/s的胶带而言,10 m以上的持续煤流长度才能开启阀门进行喷雾。偶尔经过的零星煤块,虽然可以撞击挡杆,但是电动球阀还没有动作就迅速复位,使控制回路断开,不再进行喷雾。

速度保护传感器内的磁敏元件靠外部磁铁产生的磁场进行吸合,相比于行程开关等其它控制电器,动作时元件内部及元件与机械构件之间无接触、无摩擦,减小了部件之间的相互磨损。

3 制造

将三根4.5号角钢用螺栓连接,组成门式支架。横向的角钢两端加工有长孔,方便安装时根据现场实际情况调节宽度。纵向的两根角钢下部焊有8 mm厚钢板,钢板上加工有4×φ10 mm孔,可用螺栓固定在铰接托辊的立板上。将直径为8 mm的圆钢一端加工出螺纹,穿过直径为45 mm、长为215 mm的托辊芯轴,用螺母夹紧固定,形成转筒挡杆机构。将转筒焊接在支架上,并保持挡杆与支架的中心线重合。加工出与速度保护传感器大小尺寸相匹配的固定架,焊接在转筒的另一端。将速度保护传感器放入固定架内,用顶紧螺杆固定。在转筒另一端的芯轴处,安装尺寸合适的钢片,钢片的另一侧安装有磁铁。钢片和磁铁可以随芯轴一起转动,磁铁转到速度保护传感器近点处时,可使速度保护传感器内的磁敏元件吸合。

4 安装

带式输送机自动喷雾降尘装置安装示意图如图4所示。在带式输送机滚筒上方找到合适的铰接托辊架,用M10螺栓将门式支架两端与托辊架相固定。根据现场情况,灵活调整横向支架两端长孔内的螺栓位置,使组成支架的三根角钢纵向与横向相互垂直。在转筒芯轴内旋入挡杆,挡杆的高度视胶带上的煤流情况而定,可通过螺纹的裕量调节。一般而言,在胶带上方100 mm高度处物位变化最为灵敏,因此使挡杆下端距胶带面100 mm。放入速度保护传感器,拧紧顶紧螺杆,连接电缆并布线。在机头配电点的馈电开关内取电源,在带式输送机保护箱内设置触点,在司机操作室内安装转换开关,在落货点正上方安装电动球阀,并用电缆将它们连接,形成回路。

▲图4 带式输送机自动喷雾降尘装置安装示意图

安装后,对部件、器件进行调试,并进行全过程试验,使带式输送机自动喷雾降尘装置在受控情况下达到最佳运行状态。

5 应用效果

带式输送机自动喷雾降尘装置批量加工后,已被广泛应用于晓南矿井下各带式输送机机头,并取得了良好的效果,巷道内煤尘飞扬的现象得到遏制。具体应用效果包括四方面。

(1) 降尘及时有效。胶带上只要有持续的煤流通过,带式输送机自动喷雾降尘装置便迅速开启,在转载点处起尘之前喷雾。煤流结束后,电动球阀迅速关闭,不浪费水源。

(2) 节约人力。带式输送机自动喷雾降尘装置可以使带式输送机司机从频繁启闭阀门这项日常工作中解脱出来,更专心于观察设备运行情况。

(3) 结构轻巧,易于安装。带式输送机自动喷雾降尘装置所用的零部件较少,降低了故障产生的频率,安装容易。日常维护除检查速度保护传感器的灵敏度和挡杆底部的变形磨损程度外,不必过多关注其它部件。

(4) 安全。控制线路采用36 V安全电压,保证安装、维护人员的安全。

6 结束语

在矿山企业向以人为本、生产标准化方向发展的过程中,研制并应用带式输送机自动喷雾降尘装置,各矿井下带式输送机机头及下风侧受煤尘影响的重灾区得到了治理,保障了作业员工的身体健康,改善了巷道内的空气环境。带式输送机自动喷雾降尘装置本着机械化减人、自动化换人的理念,很好地解决了煤炭生产中遇到的实际问题,宜向各矿山企业推广。