改進皮帶機跑偏檢測裝置

李 斌

（秦皇島港股份有限公司第二分公司，河北 秦皇島 066000）

0 前言

目前，港口普遍采用皮帶輸送機運送燃煤。其主要設備鋼絲帶是由縱向承載鋼絲和輸送帶母體粘合而成的復合板，在使用過程中受工作環境變化的影響容易發生跑偏。跑偏是作業過程中最為常見的故障，其危害性極大，主要影響有以下幾個方面：

1）皮帶跑偏引起系統故障停機影響生產作業效率。當皮帶跑偏達到一定程度時，皮帶會觸發用于防偏的急停裝置，造成作業系統停機，影響生產進程。

2）造成設備主要部件的非正常損壞。

首先，皮帶跑偏使滾筒、托輥承受的軸向力增加，引起滾筒竄軸、托輥軸承損壞；其次，皮帶跑偏造成物料灑落到回程皮帶上，引起皮帶與滾筒非正常磨損，縮短了滾筒和皮帶的使用壽命；另外，跑偏皮帶在運行時與支架發生非正常摩擦，導致皮帶邊緣磨損，影響了其使用壽命。

3）容易形成安全隱患。由于皮帶嚴重跑偏，造成皮帶翻卷物料，致使皮帶單側受力超過皮帶縱向拉斷力，從而引起皮帶橫向撕裂等安全隱患。

4）污染環境，影響輸送物料質量。物料在灑落及清理過程中常常引起煤炭揚塵，對環境造成污染；同時，物料灑落也對輸送貨物質量造成影響。

由此可見，在實際運行過程中，皮帶跑偏不僅對皮帶機本身損壞極大，而且存在安全隱患、影響生產效率、輸送貨物質量、污染環境等問題。

造成皮帶跑偏的因素有很多，例如煤種的不同、落料點的變化、托輥滾筒的磨損，甚至天氣的變化，都可能造成皮帶跑偏。這其中有些因素是我們能過控制的，可以通過技術手段解決，但更多的因素隨機性很強不好控制。因此我們說解決皮帶跑偏問題，除了加強日常的維修保養工作外，皮帶跑偏早期的檢測預警更加重要。只有能及早的發現皮帶跑偏，才能及時的處理，才能最大程度上減少皮帶跑偏帶來的設備、生產和安全上的危害。這就需要我們設計一個可以實現對皮帶跑偏進行早期檢測預警的檢測裝置。

1 皮帶機跑偏檢測裝置的分類及應用情況

目前，皮帶檢測機構很多，可分成接觸式和非接觸式兩種。接觸式皮帶檢測裝置結構普遍比較復雜，其工作原理是通過滾輪與皮帶接觸帶動連桿機構動作，并通過多點開關機構或編碼器進行偏移量的測量，此種檢測裝置適用于運轉速度較低的皮帶，并且對皮帶側面邊緣完好性要求較高。優點在于能夠實現皮帶跑偏的早期預警。由于目前港口使用的皮帶機帶速普遍較高，所以此種檢測裝置實際應用很少。

非接觸式皮帶檢測裝置結構簡單，往往只有一個開關點，皮帶正常運行時不與檢測裝置接觸，而當皮帶發生一定量的跑偏時，會觸動跑偏裝置，最終實現皮帶機報警停機。這種跑偏檢測裝置由于其不接觸性質適用于高速運轉的皮帶，如果考慮到裝置觸發后皮帶機馬上停機，其對皮帶側面邊緣完好性要求不高。雖然非接觸式皮帶檢測裝置能用于高速運轉皮帶，但缺點很明顯，只能用作皮帶極限跑偏急停，不能實現早期預警，一旦報警停機后，后續的皮帶動態調偏維修只能通過封甩保護進行，并且動態調偏時皮帶將長時間運轉，由于皮帶已處于跑偏狀態，所謂非接觸檢測裝置就變為接觸式，如果皮帶側面有橫向口子會對檢測裝置觸碰桿造成損壞，因此調偏前還要拆除觸碰桿，非常不方便。而且當皮帶出現極限跑偏的情況下，很可能已經造成了對皮帶本身或是周圍設備的損壞，遠遠達不到早期預警及時檢修的要求。

2 改進皮帶機跑偏檢測裝置

我們通過對上述兩種檢測裝置優缺點的分析，結合兩者的優點開發了一套新型的皮帶跑偏檢測裝置，基本原理是通過不接觸皮帶的檢測限位測量出皮帶的偏移量，并通過PLC程序判斷皮帶是否跑偏。最初的設想是在皮帶機機架兩側安裝2個光電開關，利用光電開關的特性來檢測皮帶位置從而判斷皮帶跑偏程度。然而在現場試驗過程中發現，光電開關對作業環境要求較高，煤塵較大時將導致檢測的準確率大幅度降低。而且，光電開關屬于有源限位開關，實際應用過程中勢必存在故障率高的問題。因此，我們更換了檢測限位，通過在皮帶下方邊緣處安裝若干強力接近開關，來檢測皮帶中靠近邊緣的鋼絲。皮帶正常運行時，兩側的接近開關都能檢測到皮帶中的鋼絲，發出正常信號，一旦皮帶出現向一側跑偏的情況，相反一側的接近開關就不能檢測到鋼絲，通過向PLC發出信號來實現對皮帶跑偏的報警。當然考慮到皮帶邊緣存在破損的可能性，我們可以在PLC中加入延時觸發器來過濾掉這種情況。如果想要測量出更精確的皮帶偏移量可以通過在皮帶跑偏后不同的位置增加接近開關數量來實現。

3 新型皮帶機跑偏檢測裝置其他應用

利用皮帶跑偏檢測裝置我們還可以對皮帶其他故障進行檢測，例如當皮帶兩側的接近開關都不能檢測到鋼絲，我們可以推測皮帶寬度嚴重減少，很可能出現扯邊或撕裂，因為當皮帶出現撕裂后受到皮帶徑向力拉伸和槽型托輥摩擦力的作用，皮帶會出現重疊現象，這時兩側接近開關都將檢測不到鋼絲。也可在皮帶正下方適當距離安裝接近開關，當皮帶空載時皮帶與接近開關的距離超過檢測距離，而當皮帶重載時，皮帶發生形變使得皮帶與接近開關的距離滿足檢測要求，從而實現對皮帶空重載的檢測。

4 新型皮帶機跑偏檢測裝置技術創新

改進后的皮帶跑偏檢測裝置具有以下創新點：1）利用接近開關檢測鋼絲帶邊緣的鋼絲來判斷皮帶位置，機構不與皮帶接觸，在運轉過程中皮帶的破損特別是邊緣的口子不會對檢測裝置造成損壞。2）通過PLC程序控制，能夠實現皮帶跑偏的早期預警。3）通過增加檢測點能夠實現皮帶跑偏量的精確測量。4）檢測裝置主要由鋼結構支架和接近開關組成，成本低，故障率低，易維修。5）通過改進程序和改變檢測位置，可以實現檢測裝置多功能應用。

5 結束語

我們在秦皇島港煤一期皮帶機上應用了新皮帶跑偏檢測裝置，通過一段時間的運行，檢測裝置能夠及時對皮帶跑偏情況進行預警，從而實現了皮帶跑偏早期預警，提高我們對皮帶機跑偏情況的控制，保證了皮帶的完好，減少了設備故障率，促進生產的順利進行。

［1］成大先.機械設計手冊[M].化學工業出版社,2008,4.

［2］孫洪昌.港口機械電氣控制技術[M].中國電力出版社,2011,8.

［3］廖常初.PLC編程及應用[M].機械工業出版社,2014,1.