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(shè)備鋼絲帶是由縱向承載鋼絲和輸送帶母體粘合而成的復(fù)合板，在使用過程中受工作環(huán)境變化的影響容易發(fā)生跑偏。跑偏是作業(yè)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(tǒng)故障停機影響生產(chǎn)作業(yè)效率。當(dāng)皮帶跑偏達(dá)到一定程度時，皮帶會觸發(fā)用于防偏的急停裝置，造成作業(yè)系統(tǒng)停機，影響生產(chǎn)進(jìn)程。

2）造成設(shè)備主要部件的非正常損壞。

首先，皮帶跑偏使?jié)L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(fā)生非正常摩擦，導(dǎo)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(yán)重跑偏，造成皮帶翻卷物料，致使皮帶單側(cè)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(huán)境，影響輸送物料質(zhì)量。物料在灑落及清理過程中常常引起煤炭揚塵，對環(huán)境造成污染；同時，物料灑落也對輸送貨物質(zhì)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(chǎn)效率、輸送貨物質(zhì)量、污染環(huán)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(shù)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(yǎng)工作外，皮帶跑偏早期的檢測預(yù)警更加重要。只有能及早的發(fā)現(xiàn)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(shè)備、生產(chǎn)和安全上的危害。這就需要我們設(shè)計一個可以實現(xiàn)對皮帶跑偏進(jìn)行早期檢測預(yù)警的檢測裝置。

1 皮帶機跑偏檢測裝置的分類及應(yīng)用情況

目前，皮帶檢測機構(gòu)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(jié)構(gòu)普遍比較復(fù)雜，其工作原理是通過滾輪與皮帶接觸帶動連桿機構(gòu)動作，并通過多點開關(guān)機構(gòu)或編碼器進(jìn)行偏移量的測量，此種檢測裝置適用于運轉(zhuǎn)速度較低的皮帶，并且對皮帶側(cè)面邊緣完好性要求較高。優(yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶跑偏的早期預(yù)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(yīng)用很少。

非接觸式皮帶檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，往往只有一個開關(guān)點，皮帶正常運行時不與檢測裝置接觸，而當(dāng)皮帶發(fā)生一定量的跑偏時，會觸動跑偏裝置，最終實現(xiàn)皮帶機報警停機。這種跑偏檢測裝置由于其不接觸性質(zhì)適用于高速運轉(zhuǎn)的皮帶，如果考慮到裝置觸發(fā)后皮帶機馬上停機，其對皮帶側(cè)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(zhuǎn)皮帶，但缺點很明顯，只能用作皮帶極限跑偏急停，不能實現(xiàn)早期預(yù)警，一旦報警停機后，后續(xù)的皮帶動態(tài)調(diào)偏維修只能通過封甩保護(hù)進(jìn)行，并且動態(tài)調(diào)偏時皮帶將長時間運轉(zhuǎn)，由于皮帶已處于跑偏狀態(tài)，所謂非接觸檢測裝置就變?yōu)榻佑|式，如果皮帶側(cè)面有橫向口子會對檢測裝置觸碰桿造成損壞，因此調(diào)偏前還要拆除觸碰桿，非常不方便。而且當(dāng)皮帶出現(xiàn)極限跑偏的情況下，很可能已經(jīng)造成了對皮帶本身或是周圍設(shè)備的損壞，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到早期預(yù)警及時檢修的要求。

2 改進(jìn)皮帶機跑偏檢測裝置

我們通過對上述兩種檢測裝置優(yōu)缺點的分析，結(jié)合兩者的優(yōu)點開發(fā)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(shè)想是在皮帶機機架兩側(cè)安裝2個光電開關(guān)，利用光電開關(guān)的特性來檢測皮帶位置從而判斷皮帶跑偏程度。然而在現(xiàn)場試驗過程中發(fā)現(xiàn)，光電開關(guān)對作業(yè)環(huán)境要求較高，煤塵較大時將導(dǎo)致檢測的準(zhǔn)確率大幅度降低。而且，光電開關(guān)屬于有源限位開關(guān)，實際應(yīng)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(guān)，來檢測皮帶中靠近邊緣的鋼絲。皮帶正常運行時，兩側(cè)的接近開關(guān)都能檢測到皮帶中的鋼絲，發(fā)出正常信號，一旦皮帶出現(xiàn)向一側(cè)跑偏的情況，相反一側(cè)的接近開關(guān)就不能檢測到鋼絲，通過向PLC發(fā)出信號來實現(xiàn)對皮帶跑偏的報警。當(dāng)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(fā)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(guān)數(shù)量來實現(xiàn)。

3 新型皮帶機跑偏檢測裝置其他應(yīng)用

利用皮帶跑偏檢測裝置我們還可以對皮帶其他故障進(jìn)行檢測，例如當(dāng)皮帶兩側(cè)的接近開關(guān)都不能檢測到鋼絲，我們可以推測皮帶寬度嚴(yán)重減少，很可能出現(xiàn)扯邊或撕裂，因為當(dāng)皮帶出現(xiàn)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(xiàn)重疊現(xiàn)象，這時兩側(cè)接近開關(guān)都將檢測不到鋼絲。也可在皮帶正下方適當(dāng)距離安裝接近開關(guān)，當(dāng)皮帶空載時皮帶與接近開關(guān)的距離超過檢測距離，而當(dāng)皮帶重載時，皮帶發(fā)生形變使得皮帶與接近開關(guān)的距離滿足檢測要求，從而實現(xiàn)對皮帶空重載的檢測。

4 新型皮帶機跑偏檢測裝置技術(shù)創(chuàng)新

改進(jìn)后的皮帶跑偏檢測裝置具有以下創(chuàng)新點：1）利用接近開關(guān)檢測鋼絲帶邊緣的鋼絲來判斷皮帶位置，機構(gòu)不與皮帶接觸，在運轉(zhuǎn)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?qū)崿F(xiàn)皮帶跑偏的早期預(yù)警。3）通過增加檢測點能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶跑偏量的精確測量。4）檢測裝置主要由鋼結(jié)構(gòu)支架和接近開關(guān)組成，成本低，故障率低，易維修。5）通過改進(jìn)程序和改變檢測位置，可以實現(xiàn)檢測裝置多功能應(yīng)用。

5 結(jié)束語

我們在秦皇島港煤一期皮帶機上應(yīng)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(jìn)行預(yù)警，從而實現(xiàn)了皮帶跑偏早期預(yù)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(shè)備故障率，促進(jìn)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

［1］成大先.機械設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008,4.

［2］孫洪昌.港口機械電氣控制技術(shù)[M].中國電力出版社,2011,8.

［3］廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社,2014,1.