關于煤礦運輸皮帶機常見故障原因及處理措施

【摘 要】煤礦運輸皮帶機是一種用以物料的短距離運輸為目的的自動器械。運輸皮帶機在各行各業的領域中因其特性便利、快捷得到了廣泛使用。但是，煤礦皮帶運輸機運行時經常出現故障，給后道工序帶來困難等諸多問題。本文就煤礦皮帶機常見的故障進行探討，并提出了相應的解決辦法以及改進方案

【關鍵詞】運輸皮帶機；故障維護；改進創新；制動裝置；方案設計

當下，隨著市場需求量的提高，各個行業對產品的生產、運輸等方面的要求都大大提高。不管是生產速度還是產出質量，都逐步實行了系統化、自動化和機械化規模發展。皮帶輸送機是用以運輸生產物料的短距離自動運輸器械。皮帶運輸機就運動方式而言分可為固定式和移動式，而就運輸皮帶的型號而言，可分為槽型皮帶、爬坡皮帶機、側傾皮帶機、轉彎皮帶機和平行皮帶四個類型。煤礦運輸皮帶機與其他行業的運輸皮帶機有所不同。

一、煤礦運輸皮帶機的工作要點

坡度的要求。煤礦皮帶運輸機大部分成直角狀態，所以在它的使用過程中，對地面的傾斜角度、水平坡度都有一定的要求。正常情況之下，皮帶運輸機的使用只能在水平位置或是小型坡度上使用，而在斜面角度大于15度的情況下會給皮帶運輸機的正常工作帶來一定阻礙，而在斜面角度大于17度的情況下則不能使用。煤礦的地理情況并不理想，多有崎嶇之處，所以有些設備的放置、安裝、工作等問題成了一個難題。

安全的運輸方式。據調查，煤礦皮帶機大多數情況下應用在流水生產線上。對于一些散碎的煤塊，運輸皮帶機有很好的運輸收集功能。煤炭運輸皮帶機由皮帶、機架、驅動、清掃器、張緊裝置等零部件組成。它的運輸速度相對適度，不會影響煤炭工作人員的工作動作。運輸皮帶機連續輸送能力大，功率卻非常小。它的構造簡單，產生的噪音小，不具備很高的危險系數，相對于其他自動器械來說安全、方便。運輸方式的安全系數雖然很高，但是仍不能擺脫傳統機械構造的維修陰影，一旦出現控制故障，檢修和維修這兩個方面會損失很大一部分時間和精力。當檢修困難達到一定程度時，甚至會致使煤炭產業的生產停滯和癱瘓，由此我們可以看出，故障的突發性仍是煤礦運輸機工作中必須重視的問題之一。

二、煤礦運輸皮帶機工作中的故障及應對策略

熟悉煤炭采集產業的人都知道，煤礦井下的生產現場是十分殘酷的，地質條件的復雜多變使得運輸條件也十分艱苦。那么相應在解決皮帶式運輸的過程中，傾斜角較大的上下山撒煤等問題都應采取相應的對策。在皮帶機交叉運輸巷道的作業中，由于空間有限，難免會出現一些相互影響的情況。此時應該盡可能的簡化運輸系統，有計劃有效率的將設備的繁復程度轉化成最簡，這樣的方法一來可以減少設備的資金投入，節約資金，二來可以對皮帶系統的排列搭建進行技術方面的改進和創新。

在煤礦井下的地質環境里，拐彎裝置是一個不能忽視的重要環節。總所周知，運輸皮帶的組建是受到地理位置的嚴格影響的，在實際工作情況下，由于井下地質條件復雜難掌控，對煤炭巷道拐彎或交叉帶來了更復雜的機器安裝情況。巷道拐彎意味著必須加大機械的投入，可以適當增加皮帶機活刮板機這樣類型器械的投入，增大整體煤炭設備維護，避免出現機電事故降低挖掘的效果。對此，建議所用的應對策略是采用專業皮帶拐彎裝置，即使它的投入較高，但是只投入一部皮帶專業拐彎器械就可以解決整個挖掘問題。

工作效率的更新升級。這一策略的提出是針對于工作效率因故障不斷下降的情況。由于電機在設計過程中所耗費的功率比較大，所以工作時絕對不能滿載運行。電機工作由于滿電壓、滿速度而負載經常會變得很小，部分時間會出現空載運行。由電機設計和運行特性所導致電機接近滿載時功率最高，功率的因數也處于最佳狀態。在煤炭運輸皮帶機的空載狀態下，它的系統功率因數必須進行降低處理，這種做法主要是因為在皮帶運輸機輕載運行時，定子電流有功分量很小，因此它的功率因數也就很低。可以采用變頻器驅動技術，在整體過程中可節省無功功率，高效作業是在這個過程下功率因數可達到1.1以上。再采用變頻器驅動以后，電機與減速器之間呈現出直接的硬性連接狀態，因為中間缺少了液力耦合器這個關鍵的要點所以它的傳動力比直接的硬性轉動力要低許多。采用液體傳動的方法，更加省時省力。通常情況下變電站的距離會致使時段的電壓波動。

一般情況下，煤礦運輸皮帶機的原有配置都稍顯老化，這是因為不斷更新的礦業環境使它的技術發展無法同步的。比如，原有輸送機頭部分的工藝布置比較單一，采用機頭部單滾筒集中驅動形式，現根據生產需要，將此帶式輸送機進行后期改造。改造后的煤礦皮帶運輸機在原本基礎上對輸送機進行了長達1950m的延伸，普通煤礦皮帶輸送機在基礎延伸下，可達到長度為2780m，高度提升可達到36m，綜合以上情況，適度增加總裝機功率以達到礦業生產的各方面需要。

煤炭運輸機皮帶的要求是高的，這不僅因為皮帶是機械技術力的重要部分，更因為皮帶的防壓、防水、防裂等特殊要求對它的質量形成了很高要求。現如今一些不法生產廠家利用回收上來的廢舊橡膠、PU、PVC、硅膠等材料回爐再生產，制作合成了不符合國家安全性規定的皮帶基體，這些都為皮帶井下懸空作業帶來了極大的安全隱患。只有注重皮帶設備安全質量才能加大安全系數，防止皮帶撕裂的可能性。

三、為避免設備故障對煤炭皮帶運輸機的整體維護是非常必要的

為避免設備故障對設備的整體維護是非常必要的。對待井下機械技術安置、維護、檢修、管理等一系列動作要認真負責。移動式的皮帶運輸機應該在正式工作以前做好防護工作，用三角形的固定楔子將皮帶運輸機卡死，防止工作中出現滑動的情況。并且在很多臺皮帶輸送機一起參加工作時，要保證機器與機器，或是機器與墻面之間具有絕對充足的空間，至少有100cm的工作空間保證人員通過。檢查運轉部分是否正常、膠帶搭扣和承載能否正常啟用，膠帶的張弛程度是不是符合皮帶運輸機的功率力度，工作的環境以及被送物料溫度都不得高于49℃或低于—9℃。

四、煤礦皮帶機的制動方面的故障問題及改進方案

煤礦皮帶機的制動裝置上閘的延時時間很短，以較高的速度強行上閘所生的強烈沖擊會損傷機械部件或引發機械故障，為解決這個問題，提出了一種新的皮帶機制閘投入方案，它具有定時上閘與測量帶速上閘的雙重功能，理論上有效避免了因停機上閘而引發的機械事故。

（一）煤礦皮帶機停機存在的問題：煤礦皮帶機正常停機過程中，按下停機按鈕時電源斷電，經短暫延時后工作閘斷電上閘，約在帶速大于 2.2m/s 時閘瓦就已接觸制動輪，從而對機械部件造成很大的沖擊。有時因延時不準造成工作閘上閘過慢，膠帶機發生逆轉使機械式逆轉保護器動作造成安全閘斷電上閘。當煤礦皮帶機出現事故需緊急停機時，扳動急停開關則主電源斷電，造成皮帶機的所有制動器斷電，工作閘和安全閘同時上閘時閘死膠帶機。

在上閘控制系統中，原有的繼電器定時限延時上閘造成停機后的上閘時間固定，不能隨運煤量的大小而改變，再加上機械式時間繼電器延時不準，為安全起見常將延時時間定得很短，結果造成皮帶機重載下正常停機時在較高的速度下強行上閘所產生的強烈沖擊會損傷機械部件或直接引發機械故障。

由于煤礦條件惡劣，機械式逆轉繼電器受環境等多種因素影響，再加上是單個設置，不能做到絕對可靠，某煤礦曾發生過嚴重的逆轉事故，造成主電機燒毀、減速機損壞、巷道嚴重受損等巨大損失。

（二）皮帶機的制動裝置：皮帶機的制動裝置有逆止器和制動器。逆止器是供向上運輸的皮帶機停車后限制輸送帶倒退，常見的有塞帶逆止器和滾柱逆止器。制動器供皮帶機停車用，它又可分為閘瓦制動器和盤式制動器。

最常見的逆止器是塞帶逆止器，塞帶逆止器結構簡單、容易制造。當皮帶機輸送時，制動帶不起制動作用；當皮帶機倒行時，在摩擦力的作用下，制動帶被塞入輸送帶與滾筒之間，由于制動帶的另一端固定在機架上，制動帶與輸送帶之間的摩擦力制止輸送帶倒行。但是塞帶逆止器的缺點是必須倒轉一段距離才能制動，只適用于功率不大的皮帶機。

滾柱逆止器的星輪裝在雙端輸出減速器的外端，與輸送帶滾筒同向旋轉，當向上運輸時，星輪切口內的滾柱位于切口的寬側，不妨礙星輪在固定圈內轉動；停車后輸送帶倒轉時，星輪反向轉動，滾柱擠入切口的窄側，當滾柱愈擠愈緊時將星輪楔住，滾筒被制動不能倒轉。

閘瓦制動器通常采用電動液壓推桿制動器，制動器裝在減速器輸入軸的制動輪聯軸器上，閘瓦制動器通電后，由電液驅動器推動松閘，失電時彈簧抱閘，制動力是由彈簧和杠桿加在閘瓦上的。閘瓦制動器的結構緊湊，但制動副的散熱性能不好，不能單獨用于下皮帶機。

盤式制動器是安裝在電動機與減速器之間的一套制動裝置，它由制動盤、制動缸和液壓系統組成 制動缸活塞桿端部裝有閘瓦，制動缸成對安裝在制動盤兩側，閘瓦靠制動缸內的碟形彈簧加壓，用油壓松閘或調節閘瓦壓力。液壓系統由電磁比例溢流閥按控制信號調節進入制動缸的油壓。盤式制動器的制動力矩可調，制動副的散熱條件比閘瓦制動器好。

制動器選擇應考慮的幾個問題： 1、皮帶機在起動 運行 停車制動時，都具有機械慣性制動器通過克服皮帶機的機械慣性使之能夠準確停車的。由于制動力矩和電機力矩的作用及性質不同，所以制動器的選擇不應根據電動機的功率進行配備 制動器的制動力矩只要能克服機械慣性力，使皮帶機由額定帶速逐漸減速停車即可 2、當傾角較大的提升皮帶機停止供電時，膠帶會發生逆轉 為了制止這種逆轉，現在的上運皮帶機多采用逆止器以克服逆轉力矩 3、大型皮帶機都要求平穩起動制動。一般制動停車時減速度大小a=─（0.1 ～0.3）m/s2，而采用制動停止的皮帶機，由于其停車的減速度大小與制動器力矩大小成正比，制動力矩過大，減速度過大，制動時間過短，因而引起膠帶振動，設備運轉不穩定，甚至皮帶在傳動滾筒上打滑以及機件損壞等 鑒于上述原因，制動器的選擇應根據各皮帶機的具體情況進行計算皮帶機在正常情況下停車制動時，是主電動機斷電數秒后才給制動器上閘 若是上運提升輸送機，主電動機斷電會引起皮帶倒轉，當采用制動器作為逆止裝置時，不宜全部延時制動，應先將工作制動器上閘，當給出所需制動力矩較小時，即可上安全制動器。

（三）智能制動方案設計：由于單片機具有體積小、功能強、靈活方便等很多優點，根據以往制動閘測控系統中存在的問題，可以采用單片機組成皮帶機的測控方案。利用單片機組成的控制系統來處理光電編碼器變換過來的轉速信號，然后利用單片機的輸出信號去控制繼電器輸出，以達到根據帶速發出適時上閘指令的要求，并能設置逆轉保護與機械式逆轉保護并聯作用 并利用數顯式時間繼電器完成各種時間參數的相互配合，整個方案可以作到雙重化設置，可靠性較高。根據以上要求所設計的原理流程圖如下圖所示

其中中跳閘繼電器、真空接觸器、延時繼電器、中間繼電器用來組成定時上閘控制電路，編碼器連同其它部分組成測速上閘的單片機系統。

本設計方案中利用光電軸編碼器輸出的A 、B兩相信號來完成對帶速以及皮帶是否倒行的檢測 如果工作閘出現故障，在第一時間內沒有閘住皮帶，以致皮帶發生倒行，這時單片機會根據判向電路的信號使安全閘動作，避免事故的發生 單片機根據測得的帶速與設定的告警值的比較來決定是否上閘，克服了傳統的定時上閘的盲目性。為了進一步提高可靠性，采用定時主閘系統與測速上閘系統相互配合，可以做到重載時測速系統上閘，輕載時定時系統上閘，并且定時時間可以根據輸送量的大小而變化。

本裝置具有定時上閘與測速上閘雙重功能，其中定時上閘為后備 在定時上閘控制中，當按停機按鈕后，跳閘繼電器得電，使得高壓真空接觸器跳閘，其常閉接點閉合，數顯延時時間繼電器得電，延時后其接點閉合，使中間繼電器得電，同時發出上閘指令。測速上閘系統采用雙重設置，由光電軸編碼器采集轉速信號，其輸出信號經判向電路后，進入測速系統，測速單元輸出信號控制輸出繼電器，再由輸出繼電器控制中間繼電器，發出相應的上閘指令。測速上閘系統的雙重設置即在皮帶機機頭的兩端各安裝一套 8051 測控系統，可以保證當一套系統發生故障時，另一套系統仍能保證安全可靠地上閘本系統通過定時系統與測速系統的可靠配合，通過靈活多變的數字顯示為工作人員提供良好的人機界面，提高了系統的工作效率，實現了煤礦安全生產的智能化。

五、結束語

煤礦皮帶運輸機的故障解決是煤炭工作人員時刻都在完善的一個問題。當下，科技環境與經濟建設已經達到了緊密結合的程度。二者的相互融合一方面降低了成本，另一方面也提高了效率。事實證明，只有重視對煤礦運輸皮帶機等一系列機械技術的不斷改善和更新，強化安全技術管理，才能將新型技術充分利用，能使企業經濟效益乃至國家工業建設達到最高水平的發揮。

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