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1、概述
    隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，帶式輸送機正向高強度、長距離、大功率方向發(fā)展，出現(xiàn)了大傾角（上下運輸）、水平拐彎、管狀式等多種形式，年產(chǎn)量達到15萬t的礦井大多使用帶式輸送機。中平能化集團現(xiàn)有31對礦井，井下在用帶式輸送機970臺，運距301. 888 km．其中911臺為普通滾筒驅(qū)動帶式輸送機。普通橡膠帶起火后很難撲滅，據(jù)不完全統(tǒng)計，70年代以來，全國煤礦發(fā)生22起膠帶著火事故，多為膠帶打滑磨擦起火，死亡412人，損失慘痛。1986年版《煤礦安全規(guī)程》第203條規(guī)定：井下輸送機應(yīng)采用不延燃膠帶，并應(yīng)采取防止膠帶打滑、跑偏、滿倉停機的措施。1992年版《煤礦安全規(guī)程》第349條規(guī)定：滾筒驅(qū)動帶式輸送機必須裝設(shè)驅(qū)動輪防滑保護、煙霧保護、溫度保護和堆煤保護裝置；必須裝設(shè)自動灑水裝置和防跑偏裝置；在主要巷道內(nèi)使用的膠帶輸送機還必須裝設(shè)張力下降保護裝置和防撕裂保護裝置。2000年12月8日MT872-2000《煤礦用帶式輸送機保護裝置技術(shù)條件》和2001年版《煤礦安全規(guī)程》重申并完善了有關(guān)規(guī)定。經(jīng)過多年的發(fā)展，大型帶式輸送機多采用PLC控制、軟起動技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)，還設(shè)有沿線停車、給煤機、高油溫和漏電顯示等，其中帶速及主電機工作電流均用數(shù)字顯示。但是帶式輸送機保護裝置還有待進一步鞏固、完善、提高。
2、帶式輸送機保護裝置
    煤礦井下早期使用的帶式輸送機只有電機過流和漏電保護。后來利用36 V操作回路，在轉(zhuǎn)載點設(shè)一常閉按鈕，當煤堆超高時，按鈕動作停機，這是最早的堆煤保護。
    1968年原平頂山礦務(wù)局高莊礦西翼皮帶巷安裝了油壓速度繼電器運輸機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由操作箱、控制箱和油壓速度繼電器組成，帶式輸送機或刮板輸送機機頭下裝一附加傳功輪，其軸端與油壓速度繼電器相連，運行時被帶動旋轉(zhuǎn)，經(jīng)2～5s延時后，油壓速度繼電器常開觸點閉合，起動下一臺運輸機，其常閉觸點打開。運輸機停運時附加傳動輪不旋轉(zhuǎn)，油壓速度繼電器隨之停止，觸點返回原來位置。這是我國最早的帶式輸送機速度傳感器。此后天津煤礦專用設(shè)備廠生產(chǎn)的YZ-1型IJJ-IO型、YJH運輸機集中控制系統(tǒng)在煤礦推廣應(yīng)用，均采用磁感應(yīng)發(fā)生器。刮板輸送機發(fā)生斷鏈事故，磁感應(yīng)發(fā)生器能正常發(fā)揮作用。因裝在底帶花托輥的磁感應(yīng)發(fā)生器常被濕煤糊住，現(xiàn)場往往將它拆掉，輸送機常在無保護狀態(tài)下運行。1983年7月31日原平頂山礦務(wù)局高莊礦就因皮帶打滑引發(fā)皮帶著火事故，1987年3月，原煤炭部在山東省泰安煤機廠召開  部分廠家介紹的保護裝置，如表l所示。《煤礦井下皮帶運輸機保護裝置推廣應(yīng)用座談會》，
    1991年初煤科總院上海分院與有關(guān)單位合作完成了國家“七，五”科技攻關(guān)項目——《SQD-440型上運大傾角帶式輸送機》，與其配套的有《YKD型可調(diào)速型液力偶合器》及《KPS帶式輸送機電控裝置》。該裝置采用PLC控制，由THW12S微機操作臺、KJw660S微機控制箱、KB1300/1140電流互感器箱、真空磁力起動器、聲光信號及各類傳感器所組成。具有以下功能：①短時過載、斷相保護、漏電閉鎖及停車漏電自檢功能；②可選自動運行、半自動運行、檢修運行、手動運行、慢速運行和閉鎖六種工作方式；③可控制4臺主電機、4臺電液閘、4臺電動執(zhí)行器、4臺給煤機、4臺油泵；④可接收上臺皮帶機開車信號，發(fā)出下一臺聯(lián)動開車信號；⑤膠帶運行速度、主電機工作電流均用數(shù)字顯示；⑥具有CPU、主電機、油泵電機、電液閘、給煤機工作狀態(tài)的LED顯示；⑦具有高軸溫、高油溫、沿線停、煤滿倉、跑偏、撕帶、斷帶、煙霧、漏電、打滑保護的LED顯示。該項目為今后煤礦大型帶式輸送機電控成套設(shè)備的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
3、國內(nèi)在用帶式輸送機保護裝置現(xiàn)狀
    2000年12月8日國家煤炭工業(yè)局頒發(fā)了MT872-2000《煤礦用帶式輸送機保護裝置技術(shù)條件》，對國產(chǎn)帶式輸送機保護裝置的產(chǎn)品規(guī)范化、標準化及帶式輸送機的安全運行提供了保證。
   (1)現(xiàn)用帶式輸送機保護裝置
   1) KPS帶式輸送機電控裝置的改進
   由煤科總院上海分院及上海礦用電器廠研制的KPS帶式輸送機電控裝置已進行了多次改進。首先礦用隔爆兼本安型微機控制箱的體積、重量較初期產(chǎn)品有所減小，PLC設(shè)計采用了較新的微處理器裝置的電子線路，結(jié)合變頻調(diào)速、自動張緊技術(shù)使該電控系統(tǒng)更加完善。初期產(chǎn)品每臺電機配一臺KB300/1140型電流互感器箱，電機電流在操作臺上顯示。以后改用電子式互感器，裝在開關(guān)內(nèi)，減少了設(shè)備體積，降低了成本。早期產(chǎn)品、電流、帶速及保護工作狀態(tài)均用數(shù)字表和LED指示。目前改為觸摸式顯示屏。保護工作狀態(tài)、電機運行電流，用手指觸摸即可調(diào)出數(shù)據(jù)。另外，顯示屏可顯示沿線停車開關(guān)工作狀態(tài)。
    調(diào)速型液力偶合器可實現(xiàn)軟起動，與交流變頻調(diào)速器（ZJT-280/660型隔爆兼本安型）相聯(lián)，帶式輸送機可在輕載或重載情況下軟起動／軟停車，并可實現(xiàn)驅(qū)動電機之間的功率平衡和速度同步。可提供驗帶速度，可降低快速起動，快速停車過程對機械和電氣系統(tǒng)的沖擊，延長設(shè)備壽命，提高運輸系統(tǒng)可靠性。但目前變頻器還缺少諧波治理的有效措施。
與自動張緊裝置配合，可滿足帶式輸送機起動時拉緊力自動增加，穩(wěn)定運行后，張緊力又自動降到設(shè)定值。在操作臺上顯示張緊力值。有些設(shè)備有張緊力下降后自動補壓裝置。對于無自動補壓的設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)過壓保護，以防損壞設(shè)備。
    2)普通帶式輸送機保護裝置使用現(xiàn)狀
    目前煤礦井下在用的帶式輸送機保護裝置型號有：KHP168、KXJZO.2/127、KHPC( PZBJ-II)、WDGKKHP130-K、KHT、KHP129-2、KjH16KDP-l型等。其保護功能有：防滑、堆煤、防偏、溫度、煙霧、自動灑水和沿線急停等。保護動作后有聲光報警和指示，大部分產(chǎn)品有集中控制和通訊功能，有的產(chǎn)品采用語言報警，數(shù)碼顯示輸送機運行臺數(shù)等。部分產(chǎn)品還有縱向撕裂保護功能，其傳感器多為在膠帶撕裂后漏煤使其保護動作，效果甚差。產(chǎn)品價格單套3850元一9500元。國有統(tǒng)配礦機械化程度較高，機巷帶式輸送機一般長1 ~2.5 km，均為單臺控制，掘進工作面的650型帶式輸送機單臺長度約1 km。目前，帶式輸送機保護裝置采用集中控制的不多。小煤礦整合后，年產(chǎn)15萬t的礦井，多數(shù)帶式輸送機裝有保護裝置。國內(nèi)部分局礦，只裝防滑和堆煤保護。縱向撕裂、煙霧保護傳感器目前還不過關(guān)，保護效果不佳。
4、應(yīng)解決的幾個問題
    (1)調(diào)速型液力偶合器易漏油，冷卻水不循環(huán)
    國內(nèi)現(xiàn)有帶式輸送機90%以上采用調(diào)速型液力偶合器。調(diào)速型液力偶合器的軟起動性能和功率平衡性均較好，控制系統(tǒng)簡單，但普遍存在漏油現(xiàn)象。冷卻水從冷卻器直接排放巷道中，造成浪費，應(yīng)考慮使用循環(huán)水。
    (2)縱向撕裂保護傳感器效果差
    目前煤礦井下使用的鋼強芯帶式輸送機均有縱向撕裂保護裝置，多為靠撕裂漏煤動作。據(jù)統(tǒng)計，膠帶上無煤情況下造成撕帶的現(xiàn)象多于有煤撕帶事故，有時膠帶跑偏也能漏煤造成誤動作。太鋼尖山公司從加拿大進口了一條鋼繩芯帶式輸送機長6 585 m，配有80B型縱向撕裂保護裝置，其膠帶中每隔60 m予埋一個“8”字型線圈，一對探頭裝在上帶下部，其中一個探頭對線圈發(fā)送信號，另一個接收信號，送到控制箱。當膠帶撕裂，膠帶內(nèi)的線圈被拉斷，控制箱就發(fā)出撕裂信號。運行5年，防撕裂裝置動作了9次，其中三次劃破膠帶(最長60 m，最短7 m)，5次探頭位置偏移，一次電纜斷線。
    平煤十一礦為預(yù)防鋼繩芯膠帶撕裂，在傳動滾筒后底帶下邊裝一細鋼絲，兩端帶動行程開關(guān)，一旦膠帶撕裂膠帶鋼繩外露超過100 mm掛住細鋼絲，行程開關(guān)動作致使PLC沿線開關(guān)動作，自動停機。
    (3)控制開關(guān)操作線短路產(chǎn)生火花和自動開機
    目前普通帶式輸送機使用的磁力起動器( QBZBQZ)，操作回路為非本安型，一旦操作線短路，會產(chǎn)生火花和自動開機。2005年5月開始研究將開關(guān)操作回路改造為本安按鈕，主要由電源、控制、執(zhí)行
電路及傳感器四部分組成，其工作原理如圖1所示。利用開關(guān)內(nèi)36 V經(jīng)一控制變壓器(36/16 V)降壓、整流、穩(wěn)壓為12 V本安型電源。正常情況下控制電路中IC的l腳為低電位，T7管有偏流而導通。+12 V到輸出端(OUT)供給本安按鈕電源，其綠色發(fā)光二極管亮。按下按鈕“開”，按鈕中可控硅導通，NET或NEI2端子有電吸合，通過兩只單向可控反向并聯(lián)組成的無觸點開關(guān)，接通防爆開關(guān)的l‘、9’線而開機。停機時即按下“停”鈕，按鈕中可控硅截止而停機。另外，與速度傳感器和煤位傳感器相接，可控制帶式輸送機。若與高、低水位傳感器相接可控制井下潛水泵，自動開、停。2006年4月28日，該按鈕通過了《國家防爆電氣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心》的審驗，并頒發(fā)了防爆合格證。2006年12月通過了集團公司的驗收，由于未能及時辦理煤安標志而未推廣。
   4)研制大傾角帶式輸送機斷帶保護裝置
   1991年初大傾角帶式輸送機鑒定后得到推廣使用，我公司在用51臺鋼繩芯帶式輸送機，傾角17。以上（含170）就有23臺，最大傾角為300。這些帶式輸送機還沒有斷帶保護。發(fā)生斷帶事故后，不僅應(yīng)即停機，且要使斷頭停在一定的范圍內(nèi)(20 m、30m或50 m、70 m或100 m均可)。
    據(jù)不完全統(tǒng)計在使用鋼繩芯帶式輸送機的21年中發(fā)生了29次斷帶事故，尤其是2007年12月2日發(fā)生在SY礦己二下山一部（機長520 m，上運19。帶寬1m帶型GX-2000，60°槽角，2x250 kW雙機拖動，采用PLC電控，調(diào)速型液力偶合器軟起動）發(fā)生的斷帶事故：該機滿載運行，2#機驅(qū)動滾筒與減速器聯(lián)軸節(jié)銷子切斷，1#機過負荷跳閘，逆止器損壞抱閘失效，膠帶倒轉(zhuǎn)，導致膠帶在機尾張緊部三角架處跑偏嚴重，膠帶卡死，同時張緊絞車上跑，卡死在三角架中間，膠帶受強烈沖擊和卡阻底帶外側(cè)700 mm寬拉斷后，隨即里側(cè)300 mm寬膠帶被拉斷。現(xiàn)場斷帶兩頭均在底帶相距243 m。斜井提升鋼繩芯帶式輸送機發(fā)生斷帶，損失更大可能傷人。因此，有必要對斷帶保護進一步研究開發(fā)。
    90年代中期，河南某學院研制的DDB-I型斷帶保護在平煤五礦暗斜井鋼繩芯帶式輸送機應(yīng)用，斷帶保護投運不久被一塊大矸石卡到上帶捕捉輪上造成撕帶，此后將其整套保護拆除。2007年10月，某礦業(yè)大學研制了一套斷帶保護，其捕捉輪處大矸石順向可以通過，逆向即變?yōu)橹苿樱�通過集團公司鑒定，至今未動作過。
4、帶式輸送機保護裝置的發(fā)展方向
    隨著煤工業(yè)的發(fā)展和科技進步，大型帶式輸送機電控系統(tǒng)（保護裝置）技術(shù)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。平煤十一礦2006年裝了一套KJ127礦井綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有設(shè)備模擬顯示、供電系統(tǒng)模擬顯示、用電計量管理、技術(shù)資料查詢等，計算機可顯示設(shè)備的開、停、電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率．有功電度，無功電度、可實現(xiàn)調(diào)度、電力、視頻監(jiān)控，可為分析機電事故提供有關(guān)數(shù)據(jù)。如2007年12月2日該礦己二下山一部鋼繩芯帶式輸送機發(fā)生斷帶事故，就是很好的一例。大型帶式輸送機保護裝置，只要傳感器過關(guān)，地面控制是沒有問題的。另外，大型帶式輸送機控制技術(shù)應(yīng)與自動監(jiān)控、故障診斷、無損檢測、無線通訊結(jié)合起來。
5、結(jié)語
    煤礦井下帶式輸送機裝設(shè)保護裝置不僅是為了符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，同時也是為了煤礦的安全生產(chǎn)。雖然帶式輸送機保護裝置在我國煤礦井下應(yīng)用多年，積極了一些經(jīng)驗，要看到縱向撕裂，大傾角斷帶捕捉等保護裝置的差距，隨著變頻調(diào)速的推廣應(yīng)用，應(yīng)研究對其諧波治理，以限制變頻器對電網(wǎng)的污染。生產(chǎn)礦井必須在組織管理、制度、維修手段上加以落實、完善。
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