帶式輸送機縱撕保護裝置的設計及試驗

趙帥帥

（太原煤炭氣化集團有限責任公司，山西 太原 030000）

引言

帶式輸送機為綜采工作面的關鍵設備，其膠帶、傳動機構、制動裝置以及張緊裝置的性能直接決定了其運輸能力和運輸效率。帶式輸送機在實際應用過程中會出現輸送帶縱向撕裂的事故，嚴重威脅著設備的高效運行，而且還會增加設備的運維成本[1]。因此，實現對帶式輸送機輸送帶縱向撕裂的預防保護，對降低設備維修成本，提升設備運行效率具有重要意義。

1 輸送帶縱向撕裂原因分析

縱向撕裂作為輸送帶的常見事故之一，不僅維修成本高[2]，而且維修耗時過長，影響工作面的運輸效率，進而影響整個工作面的生產能力。在實踐調研和理論分析的基礎上，帶式輸送機輸送帶出現縱向撕裂事故常見的原因有：輸送帶內部鋼絲繩撕裂；輸送帶發生跑偏撕裂；輸送帶存在物料或異物卡壓的情況導致其撕裂；突發的巷道冒頂導致重物砸穿輸送帶并卡在托輥支架上，導致輸送帶發生撕裂。

綜合分析導致輸送帶縱向撕裂的原因，可從兩方面預防輸送帶縱向撕裂事故的發展。首先，加強對溜煤眼和煤倉入口的管理，避免重物對輸送帶造成較大的沖擊；其次，從技術層面上解決導致輸送帶縱向撕裂的根本問題。

目前，針對輸送帶縱向撕裂事故的保護僅僅停留在事后保護，即輸送帶已經發生撕裂后通過外部檢測系統（浮點支架檢測裝置、線型檢測器、棒形檢測器、撕裂壓力檢測器、帶寬檢測器、物料泄露檢測器等）和內部檢測系統（振動檢測裝置、超聲波檢測系統、導磁橡膠檢測系統等）對事故進行重現。上述檢測方式存在制造困難、成本高、誤差大的問題[3]。為此，本文將基于超前保護理念設計一款縱撕保護裝置。

2 縱撕保護裝置的設計

根據輸送帶縱撕事故的原因設計防卡壓縱撕裝置和防異物穿透撕裂裝置。

2.1 防卡壓縱撕裝置

為解決帶式輸送機輸送帶由于大物料卡壓所導致縱向撕裂的事故，本著提前對大物料的卡壓進行預測，以解決由于大物料卡壓所引發的輸送帶縱向撕裂的問題，特設計如圖1 所示的防卡壓裝置。

圖1 輸送帶防卡壓撕裂裝置

如圖1 所示，當有大塊重物料由導料槽進入輸送帶后，會活動頁板頂起同時向上觸發行程開關；若物料過大無法通過時，行程開關將一直處于向上觸發的狀態，即可判定輸送機存在卡大物料的情況。

2.2 防異物砸穿輸送帶撕裂裝置

為能夠準確及時檢測出輸送帶被大塊物料砸穿的情況，將原帶式輸送機的固定托輥改造為緩沖托輥，并在緩沖托輥下方安裝一定數量的滾輪，當有物料穿透輸送帶后對應的附加力會傳遞至傳感器，將傳感器采取的數值與設定值進行對比，判斷輸送帶是否被砸穿。基于上述理念，設計如圖2 所示的防砸穿裝置。

圖2 輸送帶防砸穿撕裂裝置

結合上述防卡壓裝置和防砸穿裝置同時應用于帶式輸送機上，只要出現物料卡壓和輸送帶砸穿的事故，即傳感器檢測到數值出現異常就停機保護，實現對輸送帶撕裂的超前保護[4]。

3 縱撕超前保護檢測系統硬件選型及試驗

3.1 檢測系統的硬件選型

帶式輸送機縱撕超前保護檢測系統的硬件設計主要對其中涉及到的傳感器的控制器進行選型。該檢測系統的兩個防撕裂裝置所配置的傳感器為壓力傳感器，最終所確定的壓力傳感器型號為DD-4，DD-4 傳感器的主要技術指標如表1 所示。

表1 DD-4 壓力傳感器技術指標

本系統所選用A/D 轉換器的型號為ADC0808；選用性能優越，價格較低的8031 單片機。

3.2 帶式輸送機縱撕保護裝置試驗研究

為驗證本文所設計縱撕超前保護裝置的性能，本文選擇在實驗室進行模擬試驗研究。本次模擬試驗所選用帶式輸送機電機的功率為0.75 kW，電機轉速為1 390 r/min，額定電流為2 A。帶式輸送機滾筒直徑為200 mm，托輥直徑為40 mm，輸送帶的寬度為300 mm。因工作面的傾角為5°，傾斜長度為2 m，實際運行速度為0.5 m/s。

根據“2”中設計的縱撕超前保護裝置分別制作防卡壓縱撕裝置和防砸穿縱撕裝置，并分別對兩種功能進行試驗研究。

3.2.1 防卡壓縱撕保護裝置試驗研究

經試驗可得：當物料塊度不夠大或者桿件的長度不夠長時，防卡壓縱撕保護裝置不會發揮作用，即說明當物料塊度不夠大或者桿件長度不夠長時不會發生卡壓狀態，從而不會導致輸送帶發生縱撕現象；當物料塊度足夠大或者桿件長度足夠長時，會發生卡壓現象，此時縱撕保護裝置發生作用，并控制設備停機[5]。

3.2.2 防砸穿縱撕保護裝置試驗研究

當輸送帶被長條異物砸穿時，防砸穿縱撕保護裝置會立即發揮作用，及時控制帶式輸送機整機停機，從而避免輸送帶發生縱向撕裂。

綜上所述，當輸送帶出現卡壓和砸穿故障發生其中一項時，在縱撕保護裝置的作用下會立即控制設備停機，從而避免輸送帶發生進一步的縱向撕裂。

4 結語

帶式輸送機作為綜采工作面的關鍵設備，在實際應用中為其配置各種保護分系統以保證工作面的運輸效率和運輸安全性。對于帶式輸送機縱向撕裂這一故障，傳統保護方式僅是對其進行事后保護，無法對其進行超前預測。因此，為減少由于輸送帶縱向撕裂所導致的設備停機、維護成本過高等問題，設計防卡壓縱撕保護裝置和防砸穿縱撕保護裝置，實現對輸送帶縱向撕裂的聯合保護，避免縱向撕裂故障的發生，提升設備的可靠性，降低其運維成本。