煤矿刮板输送机运行事故的研究与分析.pdf

问题探讨 煤矿刮板输送机运行事故的研究与分析 李 强 窑街煤电公司 生产技术部, 甘肃 兰州 730084 摘 要 文章通过对煤矿井下工作面及顺槽刮板输送机事故多发的研究, 从理论和实践两方面进 行了分析, 对减少其事故具有指导意义。 关键词 矿用刮板机; 故障; 研究分析 中图分类号 T D528. 3 文献标识码 C 文章编号 1003- 496X 2005 05- 0044- 03 刮板输送机是煤矿井下工作面生产的重要运输 工具。随着工作面单产的提高, 刮板输送机逐步向 大功率高强度发展。对刮板输送机运行故障进行研 究与分析进而减少刮板输送机事故是国内外煤矿企 业共同面对的一个问题。 前几年有关资料证明在机械化程度与管理水平 较高的英国, 工作面停产的分析发现, 每班有 17. 3 min 的停产是由刮板输送机引起的。在捷克的俄卡 矿区, 刮板输送机事故占俄卡矿区的全部机械事故 的 30 。我国煤炭系统由于体制的改革, 近十多年 来, 对刮板输送机事故没有太准确的统计, 但生产的 实践证明, 该种事故仍为煤矿非伤亡事故之最。由 此看来认真研究分析其事故原因提出对策为进一步 减少事故势在必行。 1 现场辅设长度 倾角对刮板输送机运行的影响 正确地选择刮板输送机, 使之达到技术、 经济、 安全、 可靠的最佳性能关系很大。矿井地质条件复 杂, 环境多变, 加之管理水平的不同, 若不认真对其 技术特性加以研究, 不科学地使用将会埋下运行中 不可避免的事故。 刮板输送机辅设长度与倾角、 功率有密切关系。 不管是哪种采煤方法的工作面, 刮板输送机都必须 确定长度 L m ; 输送量 Q t/ h ; 电动机功率 P kW ; 刮板链链速 V m/ s ; 使用地点倾角 。 它们之间关系 L f P、 V、 Q、 。 对于一台刮板输送机来说, 出厂长度、 设计长 度、 辅设长度不能等同。辅设长度是在与电动机的 功率、 链速、 输送量、 工作点倾角的变化而变化。当 型号确定后, 其功率、 链速、 输送量也就基本确定了。 确切地说长度随倾角的变化而变化。生产中往往不 注重倾角大小引起的后果。为了便于定量选择, 可 用下式计算其铺设长度 L Wzh q cos sin g q0 0cos sin g m 式中Wzh∀∀ ∀ 刮板输送机重段牵引力, N; WzhW1 W2其中 W1为移动煤所需要 牵引力, N; W1 gL cos sing , N; W2∀ ∀∀ 移动溜槽刮板链所需的牵引力, N; W2 q0L cos sin g , N; q∀ ∀∀ 1 m 溜槽内运动矿物的质量, kg/ m, q Q 3 600V ; q0∀∀∀ 1 m 溜槽内刮板链的重量, kg/ m; ∀∀∀ 煤与溜槽间的阻力系数, 单链为 0. 6 0. 8; 0∀∀∀ 刮板链与溜槽间的阻力系数, 单、 双 链均为 0. 3 0. 4; g ∀∀∀ 重力加速度; L ∀∀∀ 刮板输送机的设计长度, m。 将出厂长度 L 为 100 m 的刮板输送机在不同 倾角时, 代入上式计算得 0 时 L 100 m 5 时L 87 m 10 时L 78 m 15 时L 72 m 20 时L 66 m 根据 P f L 、 Q、 V 、 的关系, 同理也可以 计算出倾角越大, 所需功率也就越大, 长度越长所需 44 第 36 卷 第 5 期 煤 矿 安 全 2005 年 5 月 的功率也就越大。通过对刮板输送机辅设长度、 倾 角、 功率的分析, 使我们在选型中更具有科学性, 使 用地点的倾角、 长度都必须具体问题具体对待, 不仅 有定性分析, 还要有定量分析。只有这样才不至于 把事故的祸根埋下。才不致于因选型不当而发生频 繁烧电动机及损坏其它零部件的事故。 2 安装不良及使用不当对刮板输送机运行的影响 1 刮板链匹配安装不善对运行的影响。刮板 链是刮板输送机中最容易出故障的部位。刮板链事 故在刮板输送机中所占的比重最大, 约为 50。刮 板链在牵引力的作用下, 经常进行着静磨擦与动磨 擦, 较大的磨擦使刮板链链环或联接环截面减小, 强 度降低, 出现断链事故。双边刮板链常因匹配不当 造成刮板歪斜, 刮板链长度差过大引起一条链子受 力大磨损大, 甚至使链子在链轮上错位或∃ 跳牙。 圆环链的伸长变形不得超过设计长度的 2 , 链环 直径磨损不得大于 2 3 mm。 刮板的安装应符合规定方向, 间距符合要求, 刮 板弯曲变形不得大于 5 mm。每单元或整体刮板链 不得有扭麻花现象。刮板、 刮板链及连接环处是事 故的多发点, 应将螺母拧紧达到规定力矩, 使之三位 一体成为一个刚性组件。 刮板链在刮板输送机中安装以后, 必须使刮板 链不松链, 要消除松链就得张紧链子 俗话说∃ 紧链 子 , 要张紧链子就得给刮板链一个初张力, 这个初 张力是靠紧链器实现的。 刮板输送机安装完毕后, 在没有投入运行前应 进行 2 8 h 的空载链环跑合接触贴合。跑合后链 子如伸长, 应重新调整张紧。在运行 15 d 以后, 由 于带载运行使链环进一步跑合, 应注意检查松紧程 度, 以便及时调整防止断链事故的发生。 2 铺设不平不直对刮板输送机运行的影响。 矿井地质条件要适应使用刮板输送机的特性要求, 可弯曲刮板输送机允许溜槽水平弯曲度 控制溜槽 偏角的一个尺度 为 2 3 , 垂直弯曲度 是溜槽对 马鞍形和下凹形底板适应性的一个尺度 为 2 6 。 刮板输送机铺的要平。包括 2 个方面 横向要平, 纵 向也要平。横向不平是造成歪斜, 加大刮板链与溜 槽的磨擦与卡刮。另外部分浮煤跑到溜槽底部增大 阻力, 引起断链或损坏零部件, 或烧坏电动机。机采 工作面溜槽槽向不平除了引起上述危害, 还会使底 部不平, 采高不够, 液压支架抬头或低头。纵向不 平, 就是说沿铺设长度方向铺的要比较平。在垂直 方向不能有较大弯曲, 纵向凸凹高低不平也会使刮 板链受力恶化, 造成断链损坏零部件或超载烧坏电 动机。机采工作面会使支架左右倾斜, 甚至倒绞架。 有关试验资料证明 刮板输送机不平不直对刮 板链零部件及电动机危害极大, 导致事故繁多。溜 槽偏角越大牵引力越大。如果弯曲段靠近机头部位 则牵引增加的越大, 偏角的增加引起功率的增加, 而 且几乎是正比关系。 3 液力联轴器使用不当对刮板输送机运行的 影响。液力联轴器使用不当引起的事故也是刮板输 送机事故的一个主要方面。尽管液力联轴器的超载 打滑能使过载的刮板输送机超越闷车, 保护电动机 或使传动另部件不致损坏; 能使双电动机驱动时自 动调节平衡两电动机负载; 启动时能使电动机轻载 平稳起动, 防止电压降过大造成起动困难等优点。 但也有 用油 的液力联轴器常因过载喷出高温油而 引起井下火灾, 由于它的不安全性, 一方面用用水的 液力联轴器代替用油的液力联轴器。另一方面, 由 于它的不安全性及事故多, 将用其它元件试图取消 液力联轴器的可能。近年来在这方面也已有尝试。 尽管液力联轴器存在不安全性及其它不足, 但短期 内不可能被其它元件一下子所代替。不管是什么规 格的液力联轴器, 我们都必须予以高度重视。 掌握好液力联轴器的注液量和注液方法是使用 好液力联轴器的关键。首先要搞清楚是用水的还是 用油的, 二者不可搞乱。油质的要用 22 号或 30 号 汽轮机油, 不能用其它代替。水质的要用干净清洁 的水, 不能用井下水沟水或脏水。使用中禁止随意 注液, 特别要防止∃ 起动有劲多注液的错误作法。 双电动机驱动的二个液力联轴器按规定注液后, 在 满载运行时测量两电动机的电流, 若电流不同便应 调整, 电流大的适当减少注液量, 电流小的增加注 液, 调整平衡方可。液力联轴器的调整常用调整注 液量多少来达到。当转速为电动机额定转速的 90时, 液力联轴器注液量合适小于 90 时, 液力 联轴器注液过多了, 电动机颠覆力矩使转速特性曲 线与电动机外特性曲线的交点在不稳定区, 不能发 挥电动机的最大能力, 应减少液体。当转速接近电 动机额定转速时, 输入特性曲线过低, 不但不能发挥 电动机的最大能力, 而且效率也低, 说明油加的太少 了, 必须增加液力联轴器的油量。 4 回头煤对刮板输送机运行的影响。刮板输 45 第 36 卷 第 5 期 煤 矿 安 全 2005 年 5 月 送机断链, 烧坏电动机及损坏其它零部件有相当一 部分是由于回头煤造成的。回头煤俗称∃ 倒拉煤。 工作面卸载端与顺槽, 顺槽机头卸载端与机尾搭接 端往往由于高度不够或搭接距离不足等原因引起煤 从底槽向机尾拉出。工作面刮板输送机机头前端与 顺槽刮板输送机搭接不得小于 250 mm, 机头架下 端离顺槽平面高度不得小于 500 mm。若搭接尺寸 或高度不够, 再加地质底板起伏不平, 刮板输送机辅 设不平不直, 溜槽之间错缝过大, 推移溜槽时不清浮 煤等原因, 煤或粉落入下槽或从下槽向机尾方向拉 去, 堵塞空链或煤从机尾又拉了出来, 这就是常说的 倒拉煤。工作面刮板输送机常因倒拉煤使刮板输送 机起动不起, 不得不卸去煤很费人力。顺槽煤仓口 刮板输送机常因煤仓拉满倒拉煤过多烧坏电动机。 5 野蛮操作频繁、 起动连续、 过载对刮板输送 机运行的影响。操作工人素质的高低直接到刮板输 送机事故的多少, 随着用工制度的改革, 大批农民轮 换工成了刮板机司机。由于缺乏严格系统的技术培 训和考核, 野蛮操作的现象时有发生。对设备不注 重保养、 维护、 检修造成刮板输送机经常带病运转。 司机实际上成了按钮工, 加油不知多少, 保养啥不清 楚, 刮板输送机事故屡见不鲜。∃ 频繁起动成了司 机的拿手好戏, 紧链子频繁起动电动机, 运送物料频 繁起动电动机, 刮板输送机严重过载压住时频繁起 动电动机来处理, 有时候电动机温升很高甚至冒烟 了, 司机还在那里使劲的连续不断的按按钮, 这就是 俗话说的 攒溜子。电动机原理告诉我们, 电动机的 起动电流是额定电流的 4 7 倍, 频繁的正反起动电 动机势必造成起动冲击电流及电磁力使电动机内部 绕组过热或机械变形, 一般说来起动电流超过额定 电流的 250, 每小时启动次数超过 3 次, 由于 P损 I 2R 之故, 电动机绕组将迅速过热, 甚至烧坏。 刮板输送机在设计时尽管电动机留有一定的过 载余量, 但由于井下环境的影响, 加之人为的作用, 如铺设不平不直、 倒拉煤问题, 带载起动, 超载运行 等原因, 使刮板输送机电动机经常处于长期超载运 行, 暂短的 200 负载对电动机影响不大, 经常的连 续过载势必使电动机转速下降, 电流上升, 同样由于 P损 I 2R 之故电动机温度急骤上升, 使其绝缘老 化, 电动机停止运行。 3 供电系统及设施不良对刮板输送机运行的影响 正确进行供电系统的设计关系很大, 采区 变电所或顺槽移动变电站输出端电压的高低, 供电 线路缆线的长短、 截面的大小, 以及用电负荷的多少 都直接关系到刮板输送机的运行性能, 在供电系统 的设计中, 上述几种因素考虑的全面, 设计的完善, 可以避免由于供电设计不良而引起的后患。 供电系统的设计也要以技术经济、 安全可靠为 前提, 刮板输送机电动机的端电压必须保证在 5 的额定电压范围内 如 660 V 供电时, 电动机端电压 应保持在 630 690 V 范围内 , 才能使刮板输送机 在运行状态下有足够大的功率。生产中由于设计不 善电动机端电压低于允许值以下的现象是经常存在 的。电动机端电压降低, 电动机转矩降低, 电动机的 转矩与外加端电压的平方成正比即 M 多 台设备使用时应逐级起动, 避开起动峰值的压降。 另外供电设备设施方面的不良状态 如 选用的 起动设备等不合格, 或者电气维护保养不良, 也会使 刮板输送机事故发生 , 也能造成刮板输送机的事 故。这些因素有时是单方面的, 有时是多种因素复 合在一起的。 上面探讨的 3 个方面是常见的, 也是人们常常 忽略的。井下生产条件的特殊性远远不止于这 3 个 方面。降低刮板输送机事故, 必须进一步加强技术 管理与生产管理。 作者简介 李 强, 男, 甘肃张掖人, 高级工程师, 毕业于 清华大学电机系, 现任生产技术部副部长, 主要从事矿区机 电运输工作。 收稿日期 2005- 01- 25; 责任编辑 金丽华 46 第 36 卷 第 5 期 煤 矿 安 全 2005 年 5 月