往复式给煤机防窜仓装置的设计研究.pdf

2 0 0 5 年第 3 期 能 源 技 术 与 管 理 2 3 往复式给煤机防窜仓装置的设计研究 江孟夏 ， 张兆亚 1 ． 淮北矿业集团设计处 ， 安徽 淮北 2 3 5 0 0 0 ； 2 ． 徐州华东机械厂， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 6 [ 摘要] 为了防止和降低煤矿井下煤仓窜仓造成的设备损坏、 人员伤亡、 阻塞巷道和影响生 产等危害， 设计 了一种用于往复式给煤机的防窜仓装置 ， 从而为煤仓窜仓的防治提 供 了一 个新的途径 。 [ 关键词] 煤仓窜仓 ； 给煤机 ； 防窜仓装置 。 [ 中图分类号] T D 5 2 9 ． 1 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1 6 7 2 ． 9 9 4 3 2 0 0 5 0 3 ． 13 0 2 3 ． 0 2 0 引 言 往复式给煤机安装在煤仓下 口处 ， 在煤矿井 下生产中， 设置一定容量的煤仓对于保证消峰平 谷和高产 、 高效是十分必要的。它可以有效地提 高工作面采掘设备 的利用率 ， 充分发挥运输系统 的潜力 ， 保证连续均衡生产。但是 ， 煤仓窜仓事故 在我国煤矿经常发生， 仅淮北矿业集团所属各煤 矿每年就有十几起甚至几十起窜仓事故发生。窜 仓事故常造成设备严重损坏 ， 井下停产 ， 当窜仓煤 量较大时 ， 还会阻塞巷道 ， 造成运输巷通风不畅， 引起瓦斯爆炸等事故_ 1 J 。 为避免窜仓 的发生 ， 研制了一种带有防窜仓 装置的往复式给煤机， 替代现在使用的给煤机， 保 障运输系统和装载系统正常 、 有序运行 ， 使系统各 环节协调一致。 1 方案构思 研制防窜仓装置的最终 目的是控制给煤机闸 门， 使其能在窜仓发生时非常快地关闭， 减少水煤 流量， 以防止和降低窜仓所造成的对人身安全和 运输系统的危害。为此 ， 防窜仓装置应能满足两 个工作状态 ， 一是给煤机正常工作时对 闸门位置 的控制， 以达到对给煤机给煤量的控制和煤仓中 有水时对窜仓事故的预防 ； 二是在窜仓发生时能 立即检测到并控制防窜仓装置快速关 闭闸门， 在 窜仓得到有效控制后， 可适 当调整闸门开度 ， 使仓 中的水煤按一定的控制流量排出。 防窜仓装置由动力传动系统和机械执行机构 组成 ， 对其性能 ， 要求在正常工作时 ， 能方便地控 制防窜仓闸门在任一位置 的开度 ； 而在水煤窜仓 时 ， 要求系统有快速的响应和动作 ， 防止水煤窜仓 造成大的危害。另一方面， 由于给煤机峒室空间 有限， 就要求防窜仓装置结构要简单、 体积要小 ， 而且动力部分的布置要灵活 ， 在操作上能进行远 距离控制。 1 针对防窜仓装置工作特点 ， 对系统方案拟 定如下 ①防窜仓装置的组成。防窜仓装置由液 压传动系统， 机械执行机构 、 电气控制系统和传感 器组成。②闸门快速关闭所需要的动力。由气囊 式蓄能器瞬时供给动力。这主要考虑到蓄能器具 有响应速度快， 且当蓄能器的预充压力和容积选 择合适的话 ， 能提供瞬时冲击液压能。 2 设计时主要考虑以下几点 ①合理选择液 压系统 的参数， 包括蓄能器 的气体常数， 充液压 力， 管路直径和长度， 可以使防窜仓装置和闸门关 闭时间控制在 1 S 以内。②蓄能器的气体常数和 充液压力对系统的影响较大， 如此值偏大， 则液压 缸活塞的运动速度增长过快， 加速度大， 对系统冲 击也大； 如此值偏小， 则液压缸活塞的运动速度增 大过缓 ， 且速度衰减也较快。③管路直径对系统 的性能影响最大 ， 如管路直径偏小 ， 则管内液体的 流速就大， 运动阻力急剧增加 ， 造成液压缸活塞的 运动加速度衰减过快 ， 活塞运动速度上不去， 影响 闸门关闭时间。④在闸门关闭时间控制在 1 S 以 内的技术指标下 ， 管路长度可以满足液压动力装 置实际工程应用 中灵活布置的要求。⑤闸门质 量、 转动惯量的变化对系统 的性能影响要很小。 本液压动力装置能够适应不同的往复式给煤机其 闸门质量及转动惯量变化的要求， 具有一定 的通 用性 。 2工作原理 根据防窜仓装置的工作特点和所拟定 的方 维普资讯 2 4 江孟夏等往复式给煤机防窜仓装置的设计研究 2 0 0 5 年第 3 期 案 ， 设计了防窜仓装置 ， 其工作原理如图 1 所示 ， 电气控制系统原理如图 2 所示。 1 ． 过滤器； 2 ． 电动机 ； 3 ． 液压油泵 ； 4 ． 压力表； 5 ． 单 向阀 6 ． 压力继电器； 7 ． 蓄能器 ； 8 ． 二位四通电磁换向阀； 9 ． 三位四通电磁换向阀 ； 1 0 ． 油缸； l 1 ． 连杆； 1 2 ． 闸门； l 3 ． 给煤机箱体 1 4 ． 重垂 图 1 工作原理图 图 2 电气控制系统原理图 系统的工作原理简述如下 1 系统正常工作时闸门的启闭。当给煤机 给煤时， 液压系统电机送电， 三位四通电磁换 向阀 Y l 上电， 液压泵运转 ， 同时 向油缸活塞腔和蓄能 器供油 ， 油缸推动摆杆带动闸门开启 ， 当闸门开启 到所需要的位置时， Y l 断电， 油缸处于锁定位置。 此时 ， 液压泵继续运转 ， 向蓄能器充液 ， 当蓄能器 达到所需的充油压力时， 压力继电器动作 ， 电动机 断电， 油泵停止运转。压力继电器和溢流阀的调 定压力应为蓄能器能够提供瞬时冲击能所需要的 压力 。 当给煤机停止工作时， 液压系统的电动机给 电， 三位四通 电磁阀 Y 2给电， 液压泵运转 ， 向油 缸的活塞杆腔供油， 油缸带动闸门关闭， 而后停止 电动机工作。 2 给煤机工作时出现窜仓 ， 闸门的关 闭过 程。当给煤机工作过程 中出现窜仓时， 先由传感 器将信号传递给电控制系统， 电气控制系统控制 二位二通 电磁换 向阀 Y 3通电， 三位 四通电磁 阀 Y 2 通电， 蓄能器至油缸 间的油路接通 ， 蓄能器向 油缸提供瞬时动力 ， 油缸推动闸门快速关闭。与 此同时 ， 电气控制系统使给煤机的电动机断电， 给 煤机停止工作。 3 结语 该往复式给煤机防窜仓装置 自2 0 0 3年 5月 在淮北杨庄煤矿使用以来， 工作调试状态始终 良 好， 性能稳定， 有效防止了煤仓水煤“ 窜仓” 事故的 发生， 深受用户好评 ， 具有相当好的市场效应和应 用前景。 [ 参考文献 】 [ 1 ] 侯友夫， 刘肖健， 张永忠． 胶带 自控液压拉紧装置动态 特性研究[ J ] ． 中国矿业大学学报， 1 9 9 9 ， 4 ． [ 2 ]徐灏． 机械设计手册 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 01 ． [ 3 ] 严金坤． 液压动力控制[ M] ． 上海 上海交通大学出版 社 ， 1 9 9 4 ． [ 4 ]胡强法， 何存兴． 冲击试验台制动器液压油路的动态 分析[ J ] ． 机床与液压， 1 9 9 6 ， 6 ． [ 5 ] 路甬祥． 液压气动技术手册[ M ] ． 北京 机械工业出版 社 ， 2 0 0 2 ． [ 作者简介】 江孟夏， 男， 工程师， 毕业于淮南矿业学院， 现工作于 淮北矿业集 团设计处。 [ 收稿日期 2 0 0 5 0 4 1 5 ] 维普资讯