膠帶輸送機防撕裂保護裝置研究

李軍輝

(山西西山晉興能源公司 斜溝煤礦,山西 呂梁 033100)

隨著國內煤炭行業優勢產能不斷釋放，資源豐富的礦山充分發揮主觀能動性，樹立高產高效的發展理念，同時緊跟科學技術發展腳步，全力優化現有煤炭生產相關設備，例如膠帶輸送機。其具有輸送連續性、運速快、運量大、運行距離長等優點，一直作為礦井生產高效的輸送設備。但隨著膠帶輸送機設備尺寸不斷增大，防撕保護裝置效果并不理想。當遇到異型物卡滯時，極易引起膠帶機發生撕裂事故，產生的后果不可估量。因此膠帶輸送機的穩定運行是礦井運輸環節的重中之重，需研制安全可靠的保護裝置[1-2]。

1 系統結構組成

膠帶輸送機配置的縱向撕裂傳感器對輸送帶運行過程中發生的破壞進行實時研判，根據研判結果傳輸出預警信息[3-5]。詳細過程為：信號獲取輸送帶表面圖像，并通過特定識別算法對采集到的輸送帶信號變化進行分析。當輸送帶發生縱向撕裂時，信號將呈現出特定的變化，即可實現對輸送帶是否出現縱向撕裂進行判定，該種技術方法目前應用較為廣泛[6]。

采用的縱向傳感器應用在膠帶撕裂保護中組成如圖1所示，系統組成設備均為本安隔爆型，具體有控制器與電源箱，速度傳感器，煙霧傳感器，遠程控制箱，KT24，跑偏控制器，撕裂傳感器等。

圖1 縱向撕裂保護系統結構組成

雖然該撕裂保護系統在理論上能及時預警輸送帶發生的破裂，但在實際生產過程中受各種生產環境條件限制，未能將縱向撕裂傳感器的優勢盡數發揮出來，偶爾還是會發生事故。因此需研發一種輔助裝置，配合保護系統工作，實現雙重保護狀態，為生產運行提供切實保障。

2 自制保護設備制造機理與作用方法

2.1 異形體卡滯超前保護原理

由于膠帶輸送機膠帶鋼繩芯縱向分布，橫向強度較低，因此異型煤巖體穿卡是造成膠帶縱向撕裂的主要原因，而且撕裂部分通常在轉載機給煤點附近。因此膠帶輸送機運行時，轉載機難免有異形煤巖體或者其他金屬不規則構件(以下通常異形體)下落至膠帶時由于慣性和自由落體雙重作用下，可能會卡滯膠帶，且隨著膠帶的運行，此時若異形體上下端受阻于防跑偏裝置、托輥架或者托輥處，這樣異形體類似于切割機將膠帶縱向撕開，隨著膠帶不停運行，撕裂事故會越來越嚴重。所以只有及時檢測異形體是否發生卡滯現象，才能遏制縱撕事故的發生。

因此，通過上述分析可知，卡滯膠帶的異形體會對受阻點產生反方向的附加力，且持續存在，可以考慮增設受力傳感器，對水平附加力進行動態監控，有效防止異形體對膠帶的持續破壞。

2.2 異形體卡滯保護方法

由于異形體卡滯膠帶后，其上下端受阻后的力均會體現在上托輥，因此托輥處的附加壓力可以代表異形體整體受力。當膠帶輸送機正常運行時，由于滾動摩擦力的作用，承重的輸送帶下表面會帶動上托輥同步滾動，壓力傳感器根據這個滾動摩擦力開始工作。若異形體突然卡滯膠帶時,壓力傳感器會監測到卡在上托輥處的附加壓力，這個附加壓力的值必定要比滾動摩擦力的值要大。

因此，根據壓力傳感器監測到附加壓力值的突然變化，作為異形體破壞膠帶的判定依據，然后通過檢測系統對壓力傳感器輸出信號的判別，即可發出警示指令，實現超前預防異形體破壞膠帶事故。

2.3 防異形體卡滯裝置

為了檢測是否有異物卡滯膠帶，根據生產實踐經驗，對轉載機落煤點30 m內的托輥架進行改造，托輥大架6 m一組，共5組。將每一組托輥H架5個上托輥用4 mm直徑的鋼絲繩連成一個整體，每組上托輥下部均安裝滾動輪,滾動輪與上托輥用緩沖連接桿固定成一體，整體用滑動軌道，壓力傳感器一端采用螺栓與緩沖連接桿相連，另一端固定在的托輥大架(H架)上。綜合考慮摩擦力、卡滯阻力與膠帶的運行方向關系，壓力傳感器安裝在活動托輥架的右側。如圖2所示。

圖2 防異形體卡滯裝置

由圖2可知，在輸送機正常運行當中，緩沖連接桿僅受到膠帶的摩擦力，該摩擦力相對穩定。當出現異形體卡滯膠帶時，膠帶驅動機會持續運行，異形體會卡在上托輥與大架連接掛鉤處，這樣緩沖連接桿會產生額外水平附加力F。由于每一組5個上托輥用4 mm鋼絲繩連成一整體，且下部安裝的滾輪有滑動軌道支撐，那么異形體只要有卡滯，這個附加力通過向右傳遞到壓力傳感器上。通過系統設定值判定，傳輸出信號指令控制輸送機停機，實現超前預防膠帶撕裂事故的發生。

3 技術創新優點

目前通用的防撕裂保護只能在特定情況(在膠帶輸送機上方有煤且發生于膠帶中部的縱向撕裂)下起到保護作用。而自制膠帶防撕裂保護裝置可以在膠帶輸送機高頻事故段，無論膠帶輸送機上方有煤與否，均起到對膠帶輸送機膠帶保護作用。若共同使用防撕裂保護，可以全方位提升膠帶輸送機的防撕裂能力，及時發現隱患，快速解決難題，全面減少膠帶撕裂事故。同時該膠帶防撕裂保護裝置制作中使用配件及材料簡單，安裝及拆卸方便，價格低廉，對設備的正常穩定運行提供強大的動力援助，能夠為高產高效化生產打下扎實基礎。