帶式輸送機自制防撕裂保護裝置應用

王雁晉

（山西潞安礦業(yè)集團慈林山煤業(yè)有限公司慈林山煤礦，山西 長治 046000）

帶式輸送機因具有連續(xù)運輸、運輸效率高及運距長等優(yōu)點，普遍應用于各大煤礦。帶式輸送機在使用過程中，為保證其安全運輸，按照規(guī)定安裝有防跑偏、防撕裂、溫度、煙霧等各類保護，各保護均以相應異常而自動停機，以防止事故擴大造成安全及經(jīng)濟效益損失。防撕裂保護主要是防止膠帶發(fā)生撕裂而設置的能夠自動檢測、斷電的一種保護裝置[1]，通常采用帶式輸送機原廠配置的防撕裂保護，該保護經(jīng)現(xiàn)場應用發(fā)現(xiàn)其有效檢測效率較低，其保護作用不夠理想[2]。為提高帶式輸送機防撕裂保護的有效檢測率，本文以慈林山煤業(yè)公司31 運輸大巷帶式輸送機為工程研究背景，針對該帶式輸送機存在膠帶撕裂頻率高、原廠防撕裂保護檢測效率低的問題，需另研究一種防撕裂保護[3-5]，以提高帶式輸送機防撕裂保護的有效檢測率，降低膠帶撕裂事故發(fā)生率，保障礦井安全運輸。

1 原廠配置的防撕裂保護工作原理及不足

1.1 防撕裂保護工作原理

原廠配置的帶式輸送機防撕裂保護裝置通常為接料板感應式，其主要部件為接料板、重力感應器，安裝位置為帶式輸送機卸載滾筒向后5 m 處。安裝期間，將安裝有重力感應器的接料板固定在帶式輸送機上帶的下方，通過監(jiān)控電纜將重力感應器與帶式輸送機的綜合保護開關(guān)相連接。該防撕裂保護的工作原理是：帶式輸送機在運行過程中，當發(fā)生膠帶撕裂事故時，運輸物經(jīng)撕裂處向下漏至防撕裂保護的接料板上，此時安裝在接料板上的重力感應器會產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)，異常數(shù)據(jù)通過監(jiān)控電纜傳輸至帶式輸送機的綜合保護開關(guān)后，綜合保護開關(guān)會自動斷電，使帶式輸送機停機，以防止膠帶撕裂情況加劇。帶式輸送機防撕裂保護裝置系統(tǒng)構(gòu)成如圖1。

圖1 帶式輸送機防撕裂保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 防撕裂保護存在的不足之處

原廠配置的帶式輸送機防撕裂保護，在理論情況下能夠根據(jù)膠帶發(fā)生撕裂后運輸物掉落至接料板后發(fā)生斷電保護，但在現(xiàn)場運輸過程中存在諸多不足之處，導致該防撕裂保護不能進行有效斷電保護，主要問題如下：

（1）檢測范圍較小。原廠配置的防撕裂保護僅一臺，僅安裝在帶式輸送機卸載滾筒的后方5 m處，檢測范圍較小。

（2）有效檢測率較低。一般發(fā)生膠帶撕裂主要為縱向撕裂，撕裂口多呈細長狀，加上膠帶在張緊狀態(tài)下縱向撕裂口呈密接狀態(tài)，極少發(fā)生運輸物掉落，導致接料板無法接到運輸物，因此多數(shù)狀態(tài)下無法檢測到膠帶撕裂。

（3）故障率較高。接料板感應式防撕裂保護因重力感應器較為靈敏，在接料板發(fā)生抖動、傾斜等情況下易觸發(fā)感應器數(shù)據(jù)異常，導致膠帶輸送機無異常斷電，影響正常運輸。

因此，根據(jù)上述帶式輸送機原廠配置的防撕裂保護存在的不足，需研究設計一種膠帶防撕裂的輔助保護裝置，配合原廠配置的防撕裂保護裝置，形成雙重保護，使膠帶撕裂能夠得到及時、高效檢測并停機，保證帶式輸送機的安全運輸。

2 自制防撕裂保護研究

2.1 發(fā)生膠帶撕裂的原因分析

帶式輸送機的膠帶采用的抗靜電、阻燃材料，且內(nèi)部布設有縱向分布的鋼絲繩以增強膠帶的縱向抗拉強度，因此，發(fā)生膠帶撕裂多為縱向撕裂。發(fā)生膠帶撕裂的位置多發(fā)生在轉(zhuǎn)載點、受料點處，主要因轉(zhuǎn)載點、受料點易發(fā)生異物卡滯。發(fā)生異物卡滯的原因為，帶式輸送機運輸過程中運輸物中難免有金屬物或較為尖銳的矸石，該類異形物體可能卡滯在膠帶托輥或防跑偏保護處，一旦發(fā)生異物卡滯，將發(fā)生膠帶磨損或直接穿刺膠帶導致縱向撕裂，若持續(xù)運行將導致撕裂事故越發(fā)嚴重。因此，需及時檢測膠帶是否發(fā)生異物卡滯，方可及時遏制膠帶撕裂事故擴大導致重大經(jīng)濟損失。

2.2 發(fā)生異物卡滯的特征分析

根據(jù)膠帶撕裂的原因分析可知，發(fā)生膠帶縱向撕裂的主要原因為異物卡滯。在發(fā)生異物卡滯時，若異物卡滯于防跑偏保護處，則防跑偏保護會發(fā)生傾斜從而觸發(fā)停機保護。若異物卡滯于膠帶托輥處，則膠帶托輥會處于非正常轉(zhuǎn)動狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速明顯低于其他正常轉(zhuǎn)動的膠帶托輥，此時膠帶托輥與膠帶之間的摩擦力遠大于正常轉(zhuǎn)動期間的靜摩擦力。因此，對膠帶托輥的轉(zhuǎn)動阻力進行檢測，即可判定是否發(fā)生異物卡滯。

2.3 自制防撕裂保護裝置

根據(jù)異物卡滯特征及大概率卡滯范圍，對帶式輸送機的機頭及機尾各30 m 范圍內(nèi)的膠帶托輥安裝轉(zhuǎn)動阻力檢測裝置。為確保檢測靈敏度及及時制動，每6 m 安裝一組聯(lián)動檢測裝置，機頭及機尾各安裝5 組，每組聯(lián)動檢測裝置能夠同時檢測5 個膠帶托輥。自制安裝方法為：將每一組的膠帶上托輥連接軸處安裝一根緩沖連接桿，緩沖連接桿的下端接一個滾筒輪，滾動輪下方安裝一根供滾筒輪轉(zhuǎn)動的滑動軌道。安裝好后，采用一根直徑4 mm 的鋼絲繩將5 根緩沖桿進行連接并拉緊，并連接至帶式輸送機運行方向前方的壓力傳感器上，壓力傳感器及另一側(cè)的鋼絲繩均固定到膠帶H 架上。具體安裝示意圖如圖2。

圖2 自制防撕裂保護安裝示意圖（m）

如圖2 所示，安裝好自制防撕裂保護后，帶式輸送機正常運行工況下，各膠帶托輥所受轉(zhuǎn)動摩擦力一致，其傳導至緩沖連接桿的壓力一致，鋼絲繩也不會發(fā)生異常拉伸，壓力傳感器按照系統(tǒng)設定值穩(wěn)定輸出。當發(fā)生異物卡滯某一個膠帶托輥時，該托輥則會因異物卡滯產(chǎn)生的反方向附加力導致產(chǎn)生一定量的位移，該位移致使緩沖連接桿發(fā)生同步位移，此時連接于緩沖連接桿間的鋼絲繩會發(fā)生異常拉伸，致使作用于鋼絲繩上的拉力增大。該增大的拉力傳導至壓力傳感器后，會超出壓力傳感器的系統(tǒng)設定值，致使保護起作用控制帶式輸送機停機，實現(xiàn)實時檢測和即時停機的目的，最大限度地防止膠帶撕裂事故發(fā)生。

3 現(xiàn)場實踐效果

在安裝自制防撕裂保護前，該巷帶式輸送機2021 年7 月至9 月共發(fā)生8 次不同程度的撕裂事故，期間原廠配置的接料板感應式防撕裂保護的有效檢測率僅27%。2021 年10 月進行了自制防撕裂保護設計、加工及現(xiàn)場安裝，于2021 年11 月投入使用。投入使用后，持續(xù)3 個月對該巷帶式輸送機的異物卡滯檢測、膠帶撕裂情況進行了統(tǒng)計。安裝自制加工的膠帶防撕裂保護裝置后，通過該裝置對發(fā)生膠帶異物卡滯檢測率達到85%以上，在該保護及原廠防撕裂保護的雙重保護下，實時檢測以及及時停機控制效果明顯，連續(xù)觀測3 個月內(nèi)未發(fā)生過膠帶撕裂事故。該保護裝置安裝便捷，價格低廉，保障礦井安全運輸，增加了礦井經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

自制加工的膠帶防撕裂保護裝置通過監(jiān)測膠帶托輥轉(zhuǎn)動摩擦力的方式防止膠帶異物卡滯，從而防止發(fā)生膠帶撕裂事故，彌補了原廠配置的膠帶防撕裂保護存在的諸多不足。雙重保護作用有效防止了膠帶撕裂事故的發(fā)生，對礦井安全運輸及經(jīng)濟效益提升起到重要作用。