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，出現了大傾角（上下運輸）、水平拐彎、管狀式等多種形式，年產量達到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臺為普通滾筒驅動帶式輸送機。普通橡膠帶起火后很難撲滅，據不完全統(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：井下輸送機應采用不延燃膠帶，并應采取防止膠帶打滑、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：滾筒驅動帶式輸送機必須裝設驅動輪防滑保護、煙霧保護、溫度保護和堆煤保護裝置；必須裝設自動灑水裝置和防跑偏裝置；在主要巷道內使用的膠帶輸送機還必須裝設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條件》和2001年版《煤礦安全規(guī)程》重申并完善了有關規(guī)定。經過多年的發(fā)展，大型帶式輸送機多采用PLC控制、軟起動技術、變頻調速技術，還設有沿線停車、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，在轉載點設一常閉按鈕，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，經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，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備廠生產的YZ-1型IJJ-IO型、YJH運輸機集中控制系統(tǒng)在煤礦推廣應用，均采用磁感應發(fā)生器。刮板輸送機發(fā)生斷鏈事故，磁感應發(fā)生器能正常發(fā)揮作用。因裝在底帶花托輥的磁感應發(fā)生器常被濕煤糊住，現場往往將它拆掉，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用座談會》，
    1991年初煤科總院上海分院與有關單位合作完成了國家“七，五”科技攻關項目——《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備的研發(fā)奠定了基礎。
3、國內在用帶式輸送機保護裝置現狀
    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條件》，對國產帶式輸送機保護裝置的產品規(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、重量較初期產品有所減小，PLC設計采用了較新的微處理器裝置的電子線路，結合變頻調速、自動張緊技術使該電控系統(tǒng)更加完善。初期產品每臺電機配一臺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，裝在開關內，減少了設備體積，降低了成本。早期產品、電流、帶速及保護工作狀態(tài)均用數字表和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，用手指觸摸即可調出數據。另外，顯示屏可顯示沿線停車開關工作狀態(tài)。
    調速型液力偶合器可實現軟起動，與交流變頻調速器（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，并可實現驅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定值。在操作臺上顯示張緊力值。有些設備有張緊力下降后自動補壓裝置。對于無自動補壓的設備，應裝設過壓保護，以防損壞設備。
    2)普通帶式輸送機保護裝置使用現狀
    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，大部分產品有集中控制和通訊功能，有的產品采用語言報警，數碼顯示輸送機運行臺數等。部分產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15萬t的礦井，多數帶式輸送機裝有保護裝置。國內部分局礦，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，保護效果不佳。
4、應解決的幾個問題
    (1)調速型液力偶合器易漏油，冷卻水不循環(huán)
    國內現有帶式輸送機90%以上采用調速型液力偶合器。調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，但普遍存在漏油現象。冷卻水從冷卻器直接排放巷道中，造成浪費，應考慮使用循環(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。據統(tǒng)計，膠帶上無煤情況下造成撕帶的現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，一旦膠帶撕裂膠帶鋼繩外露超過100 mm掛住細鋼絲，行程開關動作致使PLC沿線開關動作，自動停機。
    (3)控制開關操作線短路產生火花和自動開機
    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，會產生火花和自動開機。2005年5月開始研究將開關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。利用開關內36 V經一控制變壓器(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，接通防爆開關的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《國家防爆電氣產品質量監(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，不僅應即停機，且要使斷頭停在一定的范圍內(20 m、30m或50 m、70 m或100 m均可)。
    據不完全統(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，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700 mm寬拉斷后，隨即里側300 mm寬膠帶被拉斷。現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）技術向智能化、網絡化發(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)具有設備模擬顯示、供電系統(tǒng)模擬顯示、用電計量管理、技術資料查詢等，計算機可顯示設備的開、停、電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率．有功電度，無功電度、可實現調度、電力、視頻監(jiān)控，可為分析機電事故提供有關數據。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，地面控制是沒有問題的。另外，大型帶式輸送機控制技術應與自動監(jiān)控、故障診斷、無損檢測、無線通訊結合起來。
5、結語
    煤礦井下帶式輸送機裝設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。雖然帶式輸送機保護裝置在我國煤礦井下應用多年，積極了一些經驗，要看到縱向撕裂，大傾角斷帶捕捉等保護裝置的差距，隨著變頻調速的推廣應用，應研究對其諧波治理，以限制變頻器對電網的污染。生產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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