帶式輸送機拉繩及跑偏保護開關研究

魏海清

（黑岱溝露天礦選煤廠，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

送料系統的核心設備是帶式輸送機，在實際送料過程中，帶式輸送機的運行狀態直接關系到送料系統的效率和設備操作人員的人身安全。因此，有必要在保證設備操作人員安全的基礎上，保證帶式輸送機的安全穩定運行，提高工作效率。這就要求對帶式輸送機的保護開關進行更加科學合理的選擇及安裝，以確保用戶選擇合適的開關。通過技術人員對開關的精心設計安裝，實現帶式輸送機開關的最優配置。

一、帶式輸送機基本構成及工作原理

（一）基本構成

在露天開采煤料運輸過程及井下運輸大巷中通常會安裝帶式輸送機，帶式輸送機工作中皮帶運轉的動力來自于電動機，物料的運送主要依靠皮帶和物料之間的摩擦力。在露天原煤運輸中須要配備帶式輸送機，固定式輸送機、可伸縮輸送機、管狀輸送機是常見的幾種構造。當前固定式皮帶輸送機是最為常用的帶式輸送機。

根據功能區不同，可將帶式輸送機劃分為多種類型和模塊，具體為：

1.驅動模塊。帶式輸送機的動力來源為驅動模塊，驅動模塊也是帶式輸送機得以運轉的核心模塊。驅動電機、滾筒是驅動模塊的兩個主要核心部分。滾筒通過軸承傳遞來的動力進行運轉，輸出動力。帶式輸送機的工作能力直接受到驅動模塊可靠性和穩定性的影響。

2.傳動模塊。驅動模塊的動力傳送到驅動滾筒后可利用摩擦力促使滾筒和皮帶、托輥傳動，此過程為傳動模塊。輸送機得以連續運行離不開可靠的傳動模塊。傳統模塊常見的問題是皮帶打滑、托輥阻力過大等，一旦發生類似問題會對運輸作業產生嚴重不良影響。

3.控制模塊。控制模塊需用電氣元件控制帶式輸送機，當前常用的控制系統包括DCS 分散控制系統和PLC 可編程邏輯控制器。控制模塊主要利用傳感器對輸送機的運行速度、狀態等參數進行監測和傳輸，并由控制系統調整帶式輸送機的運行狀態。

4.保護模塊。拉繩跑偏保護裝置是膠帶輸送機常用的機械設備保護模塊。此外，通過采集電機的溫度、電流、電壓、振動情況、皮帶拉力等參數能判別帶式輸送機的運行安全性。

（二）工作原理

由帶式輸送機的基本構成可知，其基本工作原理為：驅動電機帶動驅動滾筒運轉，皮帶通過張拉裝置張緊，與驅動滾筒和托輥之間形成摩擦力，摩擦力帶動皮帶連續運行，控制模塊和保護模塊通過傳感器和控制元件來對帶式輸送機的運行狀態進行監測保護和控制。

二、帶式輸送機拉繩開關

（一）工作原理

拉繩開關(Cable Pull Switch)俗稱“緊急停機開關”,作用于帶式輸送現場需停機時，通過開關動作使輸送機停機。它是一種保護裝置，主要起到帶式輸送機緊急停機的作用，即當發生緊急情況時，拉繩開關用于及時停機帶式輸送機。目前，帶式輸送機的拉繩開關大多為無源機械式雙向拉繩開關，一般設置在帶式輸送機兩側的支架上。在操作過程中，安裝人員必須注意保持兩拉繩開關間的距離一般為50m，而且在設置成功后，應在雙向拉繩的開關位置系兩根拉繩線。當需要緊急停機時，工作人員可及時拉繩停止帶式輸送機運轉，因此，拉繩開關起著關鍵的保護作用。此外，拉繩開關還是一種開關型傳感器(即無觸點行程開關)，主要用于常規皮帶輸送機、梭式輸送機、裙邊式給料輸送機、斗式提升機，包裝生產線、堆料/取料系統，起重機、挖掘機、輪船裝卸系統、水平給料機等設備現場緊急事故停車的一種保護裝置。當緊急事故發生時，在現場沿線任意處拉動拉繩開關，均可發出停機信號，實現對人身及設備的保護作用。

（二）選型原則

1.根據拉繩開關的不同應用設備，應盡可能選擇動作靈敏度(操動力)符合設備操作標準的拉繩開關。一般來說，動作拉力為100～400N 的拉繩開關產品基本滿足常規帶式輸送機的使用要求。

2.選擇帶有就地動作狀態指示的拉繩開關產品。在設備的實際使用中，拉繩開關需顯示出動作狀態，較先進的開關還具有聲光顯示。顯示明顯的開關，便于設備維修和檢查，節省時間，降低維護成本。

3.應根據現場設備的實際運行情況及運行條件，選擇能實現自動復位或手動復位的開關產品。若現場操作人員少，設備運行時皮帶傳輸距離長，應選擇可自動復位的開關。選擇自動復位開關設備時，盡量選擇有動作捕捉記錄的開關設備，以便在設備運行故障或緊急情況下，能為維修技術人員分析故障原因提供詳細的現場資料。

（三）安裝方法

1.根據產品特點，選擇合理的安裝間距、配置粗細合理的鋼絲繩，鋼絲繩托架應盡量光滑，托架間距不宜過長(一般為2～3m)。一些廠家聲稱其產品的安裝間距可達到100m 甚至更長，但在實際工程中，應盡量控制在50m 以內，避免過長的拉繩因自重和阻力過大而影響操作和開關復位。拉繩并非越粗越好(一般情況下，鋼絲拉繩直徑不必也不應超過5mm),它應與開關動作的操動力相匹配。事實上，鋼絲繩過粗過重會使開關處于半動作狀態，不僅容易誤動，而且易引起開關機構各元件勞損。

2.根據設備開關產品的相關技術要求，合理調整動作靈敏度。在調整操動力大小時，必須綜合考慮現場環境條件，特別是設備振動和室外風吹等外界因素。此外，還應注意皮帶傾斜坡度、開關安裝間距、拉繩重量等因素對操動力的影響。

3.開關的鋼絲拉繩不得過緊，若拉繩太緊，會導致輕微觸碰引起開關誤動。同時，安裝時應考慮工作環境溫度對拉繩的影響。通常，在實際使用中，拉繩的松緊度應保持適當，在側向拉開15～25cm 距離時，即可啟動拉繩開關。

4.拉繩開關應安裝在帶式輸送機的雙側。這種安裝方式能最大限度保證緊急操作的便利性，提高設備運行的安全性。

5.選擇適當的安裝高度。高度應根據現場實際運行情況選擇，考慮到操作控制人員使用方便，并能實現快速響應控制。

6.接線方式應適當合理，盡量減少線纜的不合理使用，提高連接效率，保證開關的連接質量。當接口接線復雜時，應采用簡單的串聯接線方式，以保證開關口的有效連接。

三、帶式輸送機跑偏開關

（一）工作原理

跑偏開關是用于檢測帶式輸送機輸送帶跑偏量的產品，在輸送帶中對跑偏起到自動報警及停機的一種安全保護裝置。即在帶式輸送機運行時，跑偏開關是保證輸送帶不跑偏的裝置。具體來說，若帶式輸送機在運行中出現偏差，即可借助跑偏開關控制、調整、歸位。此外，當跑偏嚴重時，可使用跑偏開關緊急停機來阻止。

目前，無源機械式兩級跑偏開關在工業生產中得到了廣泛的應用。其中，跑偏開關的安裝要求主要是將無源機械式兩級跑偏開關牢固安裝在帶式輸送機兩側支架上，需注意跑偏開關的安裝間距應控制在50m 左右。

此外，跑偏開關有兩級角度，一般常用的是：一級角度為：10、12、20；二級角度為：30、35、45。兩級跑偏開關用于常規皮帶輸送機；地下、索道支撐皮帶輸送機；輪船裝卸系統；堆垛/取料輸送機；傾斜和梭式輸送機；起重機、挖掘機，起重臂限位；裙邊給料機/輸送機；重型極限開關檢測膠帶的跑偏量，是實現膠帶機控制的自動報警和停機的保護裝置。廣泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采礦、電力、港埠、冶金、化工等領域的各種帶式輸送設備。

（二）選型原則

1.為了有效地檢查輸送過程中皮帶的跑偏程度，可優先選擇兩級或多級跑偏開關，兩級或多級跑偏開關可獲得更多的帶式輸送機設備信息，便于后期對其控制改進。

2.盡量選取帶有動作記憶及動作狀態指示的跑偏開關。帶式輸送機運行時，皮帶始終處于動態運轉狀態，配備動作記憶與動作狀態指示結構，能有效掌握皮帶跑偏的具體位置和原因，便于后期維護人員進行有針對性的調整和改進。

3.若施工單位條件允許，可選擇非接觸式跑偏開關。非接觸式跑偏開關可替代傳統的檢測皮帶，采用光電檢測皮帶有無跑偏，使用壽命長，維修方便等，其缺點是成本價格高。

（三）安裝方法

1.科學控制安裝間距。安裝間距應根據設備實際作業需要確定，以保證其不太大，又能使開關正常工作。跑偏開關一般安裝在距離帶式輸送機頭尾15m 以內。

2.合理的跑偏范圍應根據帶式輸送機設備的工藝技術要求確定。在合理跑偏范圍內不會發生事故，若超出跑偏范圍，將導致運行故障。根據帶式輸送機的通用操作標準，皮帶跑偏位移不得超過皮帶寬度的1/5，皮帶跑偏不得接觸側面的固定件。

3.為保證支架結構設置合理，結構設置應滿足皮帶側向調節跑偏開關的需要。

四、一種新型帶式輸送機

（一）新型帶式輸送機拉繩開關和結構

基于上述要求，經不斷研究，相關單位研制并公開了一種新型燈光報警拉繩開關，包括雙向拉繩開關、燈光報警結構。雙向拉繩開關有一個常閉接點及一個常開接點，燈光報警結構由不同顏色的第一報警燈及第二報警燈組成，第一個報警燈的電路與雙向拉繩開關的常閉接點并聯，第二報警燈的電路與雙向拉繩開關的常開接點并聯。

拉繩導向機構包括底座、支撐桿、滑塊、導管，其中，支撐桿豎直設置在底座上，滑塊可上下滑動地設置在支撐桿上，并通過定位件固定在其滑軌的任何位置，導管沿水平方向布置，中部水平設有螺桿，滑塊上設有與螺桿相對應的第一通孔，螺桿穿過第一通孔，并通過螺紋安裝在螺桿上的螺母與滑塊連接固定。滑塊上設有與支撐桿相對應的第二通孔，支撐桿貫穿第二通孔，第二通孔的側壁水平設有與螺栓配合的螺紋孔，螺紋孔的內螺紋安裝在螺紋孔內，通過擰緊螺栓將滑塊與支撐桿連接固定。

（二）新型帶式輸送機拉繩開關特征

1.新型帶式輸送機拉繩開關有兩組拉繩導向機構，兩組拉繩導向機構分別布置在雙向拉繩開關的左右兩側，兩組拉繩導向機構分別對應于雙向拉繩開關上的兩條拉繩。

2.導管的一端設有定位件，用于固定雙向拉繩開關，定位件沿導管長度方向設置在導管一端開口的下端，定位件在遠離導管的端部設有凹槽。

3.新型帶式輸送機的雙向拉繩開關可利用燈光進行報警提示，燈光報警燈根據傳動帶的不同行駛狀態呈現不同顏色的燈光，一旦出現異常現象，工作人員可及時根據燈光顏色判斷。

五、帶式輸送機拉繩及跑偏保護開關措施

（一）增加監控設備

在帶式輸送機上加裝監控設備，可實現實時監控，無需專人值守，不但能優化人員崗位配置，提高工作效率，節約人力物力，而且能有效避免安全事故的發生。

（二）優化潤滑方法

通常，工作人員會調整機械運作以調整潤滑設備，這會在一定程度上加速機械損耗。因此，可在機器的潤滑位置設置潤滑油管。

（三）優化操作模式

在實踐中，事故往往是由于操作不當或程序不規范等造成。針對這種情況，施工單位經多次實踐分析，提出了帶式輸送機采取主控室集中控制模式，并同時啟動報警設備、跑偏系統控制、安全拉繩、擋板等安全設備與主控室緊密結合。這樣，當此類安全設備的某一部件出現問題時，可及時向主控室反映情況，相關人員可根據反映的情況進行處理改造。