趙帥帥

（太原煤炭氣化集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030000）

引言

帶式輸送機(jī)為綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，其膠帶、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)裝置以及張緊裝置的性能直接決定了其運(yùn)輸能力和運(yùn)輸效率。帶式輸送機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)輸送帶縱向撕裂的事故，嚴(yán)重威脅著設(shè)備的高效運(yùn)行，而且還會(huì)增加設(shè)備的運(yùn)維成本[1]。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)輸送帶縱向撕裂的預(yù)防保護(hù)，對(duì)降低設(shè)備維修成本，提升設(shè)備運(yùn)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(jiàn)事故之一，不僅維修成本高[2]，而且維修耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，影響工作面的運(yùn)輸效率，進(jìn)而影響整個(gè)工作面的生產(chǎn)能力。在實(shí)踐調(diào)研和理論分析的基礎(chǔ)上，帶式輸送機(jī)輸送帶出現(xiàn)縱向撕裂事故常見(jiàn)的原因有：輸送帶內(nèi)部鋼絲繩撕裂；輸送帶發(fā)生跑偏撕裂；輸送帶存在物料或異物卡壓的情況導(dǎo)致其撕裂；突發(fā)的巷道冒頂導(dǎo)致重物砸穿輸送帶并卡在托輥支架上，導(dǎo)致輸送帶發(fā)生撕裂。

綜合分析導(dǎo)致輸送帶縱向撕裂的原因，可從兩方面預(yù)防輸送帶縱向撕裂事故的發(fā)展。首先，加強(qiáng)對(duì)溜煤眼和煤倉(cāng)入口的管理，避免重物對(duì)輸送帶造成較大的沖擊；其次，從技術(shù)層面上解決導(dǎo)致輸送帶縱向撕裂的根本問(wèn)題。

目前，針對(duì)輸送帶縱向撕裂事故的保護(hù)僅僅停留在事后保護(hù)，即輸送帶已經(jīng)發(fā)生撕裂后通過(guò)外部檢測(cè)系統(tǒng)（浮點(diǎn)支架檢測(cè)裝置、線型檢測(cè)器、棒形檢測(cè)器、撕裂壓力檢測(cè)器、帶寬檢測(cè)器、物料泄露檢測(cè)器等）和內(nèi)部檢測(cè)系統(tǒng)（振動(dòng)檢測(cè)裝置、超聲波檢測(cè)系統(tǒng)、導(dǎo)磁橡膠檢測(cè)系統(tǒng)等）對(duì)事故進(jìn)行重現(xiàn)。上述檢測(cè)方式存在制造困難、成本高、誤差大的問(wèn)題[3]。為此，本文將基于超前保護(hù)理念設(shè)計(jì)一款縱撕保護(hù)裝置。

2 縱撕保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

根據(jù)輸送帶縱撕事故的原因設(shè)計(jì)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(jī)輸送帶由于大物料卡壓所導(dǎo)致縱向撕裂的事故，本著提前對(duì)大物料的卡壓進(jìn)行預(yù)測(cè)，以解決由于大物料卡壓所引發(fā)的輸送帶縱向撕裂的問(wèn)題，特設(shè)計(jì)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(dāng)有大塊重物料由導(dǎo)料槽進(jìn)入輸送帶后，會(huì)活動(dòng)頁(yè)板頂起同時(shí)向上觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)；若物料過(guò)大無(wú)法通過(guò)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)將一直處于向上觸發(fā)的狀態(tài)，即可判定輸送機(jī)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(zhǔn)確及時(shí)檢測(cè)出輸送帶被大塊物料砸穿的情況，將原帶式輸送機(jī)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(shù)量的滾輪，當(dāng)有物料穿透輸送帶后對(duì)應(yīng)的附加力會(huì)傳遞至傳感器，將傳感器采取的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，判斷輸送帶是否被砸穿?；谏鲜隼砟睿O(shè)計(jì)如圖2 所示的防砸穿裝置。

圖2 輸送帶防砸穿撕裂裝置

結(jié)合上述防卡壓裝置和防砸穿裝置同時(shí)應(yīng)用于帶式輸送機(jī)上，只要出現(xiàn)物料卡壓和輸送帶砸穿的事故，即傳感器檢測(cè)到數(shù)值出現(xiàn)異常就停機(jī)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶撕裂的超前保護(hù)[4]。

3 縱撕超前保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)硬件選型及試驗(yàn)

3.1 檢測(cè)系統(tǒng)的硬件選型

帶式輸送機(jī)縱撕超前保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要對(duì)其中涉及到的傳感器的控制器進(jìn)行選型。該檢測(cè)系統(tǒng)的兩個(gè)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(hào)為DD-4，DD-4 傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 DD-4 壓力傳感器技術(shù)指標(biāo)

本系統(tǒng)所選用A/D 轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為ADC0808；選用性能優(yōu)越，價(jià)格較低的8031 單片機(jī)。

3.2 帶式輸送機(jī)縱撕保護(hù)裝置試驗(yàn)研究

為驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)縱撕超前保護(hù)裝置的性能，本文選擇在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬試驗(yàn)研究。本次模擬試驗(yàn)所選用帶式輸送機(jī)電機(jī)的功率為0.75 kW，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 390 r/min，額定電流為2 A。帶式輸送機(jī)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(zhǎng)度為2 m，實(shí)際運(yùn)行速度為0.5 m/s。

根據(jù)“2”中設(shè)計(jì)的縱撕超前保護(hù)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(duì)兩種功能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3.2.1 防卡壓縱撕保護(hù)裝置試驗(yàn)研究

經(jīng)試驗(yàn)可得：當(dāng)物料塊度不夠大或者桿件的長(zhǎng)度不夠長(zhǎng)時(shí)，防卡壓縱撕保護(hù)裝置不會(huì)發(fā)揮作用，即說(shuō)明當(dāng)物料塊度不夠大或者桿件長(zhǎng)度不夠長(zhǎng)時(shí)不會(huì)發(fā)生卡壓狀態(tài)，從而不會(huì)導(dǎo)致輸送帶發(fā)生縱撕現(xiàn)象；當(dāng)物料塊度足夠大或者桿件長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生卡壓現(xiàn)象，此時(shí)縱撕保護(hù)裝置發(fā)生作用，并控制設(shè)備停機(jī)[5]。

3.2.2 防砸穿縱撕保護(hù)裝置試驗(yàn)研究

當(dāng)輸送帶被長(zhǎng)條異物砸穿時(shí)，防砸穿縱撕保護(hù)裝置會(huì)立即發(fā)揮作用，及時(shí)控制帶式輸送機(jī)整機(jī)停機(jī)，從而避免輸送帶發(fā)生縱向撕裂。

綜上所述，當(dāng)輸送帶出現(xiàn)卡壓和砸穿故障發(fā)生其中一項(xiàng)時(shí)，在縱撕保護(hù)裝置的作用下會(huì)立即控制設(shè)備停機(jī)，從而避免輸送帶發(fā)生進(jìn)一步的縱向撕裂。

4 結(jié)語(yǔ)

帶式輸送機(jī)作為綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中為其配置各種保護(hù)分系統(tǒng)以保證工作面的運(yùn)輸效率和運(yùn)輸安全性。對(duì)于帶式輸送機(jī)縱向撕裂這一故障，傳統(tǒng)保護(hù)方式僅是對(duì)其進(jìn)行事后保護(hù)，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行超前預(yù)測(cè)。因此，為減少由于輸送帶縱向撕裂所導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)、維護(hù)成本過(guò)高等問(wèn)題，設(shè)計(jì)防卡壓縱撕保護(hù)裝置和防砸穿縱撕保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶縱向撕裂的聯(lián)合保護(hù)，避免縱向撕裂故障的發(fā)生，提升設(shè)備的可靠性，降低其運(yùn)維成本。