開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-8902

作者簡(jiǎn)介：孫曄（1979—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楦劭诿禾看a頭大型機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)分析等。

摘要：秦皇島港煤五期卸堆線流程共有帶式輸送機(jī)27條，由于長(zhǎng)年處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其皮帶因老化磨損嚴(yán)重，皮帶自身扯邊、表面漏鋼絲等問題時(shí)有發(fā)生，如果不能進(jìn)行有效檢測(cè)，則皮帶損壞程度將被擴(kuò)大，嚴(yán)重的會(huì)使整條皮帶完全損壞。針對(duì)此問題，煤五期自主設(shè)計(jì)研制了基于多點(diǎn)檢測(cè)的新型皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大的保護(hù)裝置，從根本上解決了在原設(shè)計(jì)中皮帶發(fā)生縱向撕扯時(shí)保護(hù)裝置遲報(bào)警或不報(bào)警，而皮帶實(shí)際無縱向撕扯，保護(hù)裝置卻誤報(bào)警的缺陷，為公司安全穩(wěn)定生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī) 皮帶縱向撕扯 多點(diǎn)檢測(cè) 保護(hù)裝置

中圖類號(hào)：TD528.1

近幾年，受國際疫情等因素的影響，全球經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了大幅度下滑，而能源則成為了國家發(fā)展的立足之本，作為我國重要能源輸出港的秦皇島港在我國發(fā)展戰(zhàn)略中起著至關(guān)重要的作用。在秦皇島港眾多煤炭作業(yè)單位中，煤五期是其煤炭作業(yè)的中堅(jiān)突出力量，煤五期的作業(yè)效率將直接影響秦皇島港煤炭運(yùn)輸發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

秦皇島港股份有限公司煤五期卸堆線流程中共有帶式輸送機(jī)27條，總長(zhǎng)度為35?000?m由于帶式輸送機(jī)長(zhǎng)年處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其皮帶因老化磨損嚴(yán)重，皮帶自身出現(xiàn)扯邊、表面漏鋼絲等問題已呈上升趨勢(shì)[1]。此類問題如果出現(xiàn)后不能進(jìn)行有效檢測(cè)，合理控制，則皮帶損壞程度將被擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)可以使整條皮帶完全損壞，而損壞后的恢復(fù)需要大量的人力、物力及停機(jī)時(shí)間，給公司生產(chǎn)作業(yè)帶來了嚴(yán)重影響，對(duì)公司效益造成了巨大的損失。

1煤五期皮帶防縱向撕扯保護(hù)裝置使用現(xiàn)狀

煤五期原設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)防縱向撕扯程度擴(kuò)大的保護(hù)裝置為磁鐵式機(jī)械動(dòng)作開關(guān)，其使用過程中開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)皮帶撕扯誤報(bào)警、遲報(bào)警和不報(bào)警的情況，保護(hù)裝置作用大打折扣，為了能夠改變這種情況，后續(xù)對(duì)開關(guān)進(jìn)行了多次改進(jìn)，改進(jìn)后其使用情況有所改善，但仍無法達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)皮帶運(yùn)行的保護(hù)需求，皮帶縱向撕扯保護(hù)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、易安裝性及易維修性仍需進(jìn)行提升[2]。

2煤五期皮帶防縱向撕扯保護(hù)裝置研制設(shè)計(jì)

就目前帶式輸送機(jī)所使用的皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大的保護(hù)裝置來看，較為先進(jìn)的是采用激光輔助技術(shù)及采用高速工業(yè)紅外攝像機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)的保護(hù)裝置[3]，其檢測(cè)短距離皮帶時(shí)報(bào)警較為準(zhǔn)確，隨著皮帶的距離增加報(bào)警準(zhǔn)確度會(huì)有所下降，而紅外攝像機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)會(huì)受光照不均、粉塵、濕度、皮帶振動(dòng)以及皮帶自身磨損程度不一等因素影響，使采集的圖像不清晰甚至模糊，而進(jìn)行激光輔助技術(shù)，其多道性激光會(huì)比單道性激光的檢測(cè)精度高，但在使用時(shí)皮帶面上如果有水，圖像采集仍然存在誤差，檢測(cè)準(zhǔn)確度會(huì)大打折扣[4]。在對(duì)新型保護(hù)裝置設(shè)計(jì)時(shí)需將以上影響因素考慮在內(nèi)，開關(guān)應(yīng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)安裝，多點(diǎn)檢測(cè)，開關(guān)動(dòng)作皮帶即停止運(yùn)行，開關(guān)動(dòng)作后如皮帶出現(xiàn)撕扯，可將縱向撕扯長(zhǎng)度控制在10 m范圍以內(nèi)，可有效保證皮帶的完好。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，對(duì)現(xiàn)階段使用的皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置的缺陷進(jìn)行了調(diào)研，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果提出了對(duì)新保護(hù)裝置設(shè)計(jì)需求，在進(jìn)行方案可行性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)新型基于多點(diǎn)檢測(cè)的皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置進(jìn)行了研制設(shè)計(jì)。

2.1現(xiàn)使用皮帶防撕扯保護(hù)裝置缺陷調(diào)研

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，現(xiàn)階段使用的皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置存在保護(hù)裝置整體機(jī)構(gòu)易銹蝕損壞，機(jī)構(gòu)動(dòng)作配重晃塊易卡滯錯(cuò)位，機(jī)構(gòu)靈活性能較差，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式單一、需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接、安裝及維修不便，限位線路故障不易處理等缺陷。

2.2新設(shè)計(jì)皮帶防撕扯保護(hù)裝置需求

針對(duì)現(xiàn)階段使用的皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置缺陷調(diào)研結(jié)果，提出對(duì)新型保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)使用需求主要包括保護(hù)裝置整體機(jī)構(gòu)耐銹蝕，盡量減少或消除積煤對(duì)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的影響，機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈敏可靠、機(jī)構(gòu)安裝及維修方便、現(xiàn)場(chǎng)安裝免焊接、可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)安裝高度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，加入中間接線盒，線路通過接線盒內(nèi)端子進(jìn)行連接等。

2.3新型皮帶防撕扯保護(hù)裝置研制設(shè)計(jì)

根據(jù)原設(shè)計(jì)缺陷調(diào)研及新設(shè)計(jì)需求，在對(duì)新型皮帶防縱向撕扯保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)采用了304不銹鋼材質(zhì)，安裝時(shí)使用免焊接卡具進(jìn)行固定，并在裝置中加入了擋煤板、高度可調(diào)式鋼絲繩掛鉤、鋼絲繩導(dǎo)向輪、裝置動(dòng)作配重塊、檢測(cè)限位、高度調(diào)節(jié)安裝孔及中間接線盒等設(shè)計(jì)，從根本上解決了原設(shè)計(jì)的缺陷。由于煤五期帶式輸送機(jī)均為長(zhǎng)距離皮帶，為此分別設(shè)計(jì)了安裝于皮帶頭部的工作面保護(hù)裝置和安裝于中部與尾部的非工作面保護(hù)裝置，以保證裝置在皮帶各個(gè)點(diǎn)位檢測(cè)的準(zhǔn)確有效[5]。

2.3.1皮帶工作面防撕扯保護(hù)裝置研制設(shè)計(jì)

在對(duì)工作面皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，通過鋼絲繩固定板、鋼絲繩掛鉤和裝置動(dòng)作立架將牽動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)動(dòng)作的鋼絲繩平行安裝于與工作面皮帶下方，保護(hù)裝置主要由底座板、鋼絲繩固定板、裝置動(dòng)作立架、鋼絲繩、鋼絲繩掛鉤、導(dǎo)向輪、配重塊、晃片、限位開關(guān)組成，裝置底座板通過固定螺栓安裝固定于帶式輸送機(jī)鋼結(jié)構(gòu)橫梁上，裝置各部件依次安裝于底座板上。皮帶工作面防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置鋼絲繩固定板垂直固定于底座板一側(cè)，板上設(shè)有可調(diào)節(jié)鋼絲繩安裝高度的調(diào)節(jié)安裝孔，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同工況對(duì)鋼絲繩安裝高度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。保護(hù)裝置動(dòng)作立架垂直固定于底座板另一側(cè)，立架上設(shè)有可調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪安裝高度的調(diào)節(jié)安裝孔，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同工況對(duì)導(dǎo)向輪安裝高度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。立架上還設(shè)有導(dǎo)向輪、鋼絲繩、連接鉤、配重塊、配重塊擋片、晃片、限位開關(guān)、擋煤板以及接線盒安裝架，鋼絲繩繞過導(dǎo)向輪與連接鉤一端相連，連接鉤另一端與配重塊相連，配重塊下部安裝有使限位開關(guān)動(dòng)作的晃片，在晃片的相對(duì)位置安裝有裝置檢測(cè)限位開關(guān)，在配重塊前方和后方安裝有使配重塊在相應(yīng)槽內(nèi)動(dòng)作的配重塊擋片，還設(shè)有防止配重塊積煤的擋煤板，進(jìn)行限位開關(guān)線路接設(shè)的中間接線盒安裝的接線盒安裝架。

在皮帶出現(xiàn)縱向撕扯時(shí)，皮帶扯出的邊或漏出的皮帶鋼絲刮到保護(hù)裝置鋼絲繩后，保護(hù)裝置鋼絲繩動(dòng)作帶動(dòng)配重塊向上移動(dòng)，配重塊上的晃片隨配重塊向上移動(dòng)，晃片向上移動(dòng)至限位開關(guān)晃不到晃片位置時(shí)，限位開關(guān)動(dòng)作并將信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)PLC內(nèi)，由PLC控制程序?qū)ζC(jī)進(jìn)行控制及報(bào)出相應(yīng)故障信息，以達(dá)到保護(hù)裝置檢測(cè)保護(hù)功能。皮帶工作面防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置整體安裝于皮帶頭部導(dǎo)料槽下方，可對(duì)皮帶工作面起始部位縱向撕扯進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)安裝如圖1所示。

2.3.2皮帶非工作面防撕扯保護(hù)裝置研制設(shè)計(jì)

在對(duì)非工作面皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，通過鋼絲繩固定板和裝置動(dòng)作立架將牽動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)動(dòng)作的鋼絲繩平行安裝于與非工作面皮帶下方，保護(hù)裝置主要由支架固定卡片、鋼絲繩固定板、裝置動(dòng)作立架、鋼絲繩、導(dǎo)向輪、配重塊、晃片、限位開關(guān)組成，裝置鋼絲繩固定板和裝置動(dòng)作立架通過支架固定卡片分別垂直安裝固定于帶式輸送機(jī)兩側(cè)的鋼結(jié)構(gòu)橫梁上，裝置各部件依次安裝于鋼絲繩固定板和裝置動(dòng)作支架上。其工作原理與工作面皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置基本相同。皮帶非工作面防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置安裝于皮帶中部改向滾筒非工作面皮帶下及皮帶尾部清掃器前方非工作面皮帶下，可對(duì)皮帶中間及尾部非工作面皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)部位縱向撕扯進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)安裝如圖2所示。

2.4新型皮帶防撕扯保護(hù)裝置上位界面設(shè)計(jì)

在秦皇島港煤五期工程上位機(jī)操作系統(tǒng)的翻堆線作業(yè)系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)翻堆線流程中現(xiàn)場(chǎng)帶式輸送機(jī)皮帶，設(shè)計(jì)并編寫了皮帶縱向撕扯故障（即撕裂故障）信息報(bào)警界面，故障報(bào)警信息與現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)點(diǎn)位的新型皮帶防縱向撕扯程序擴(kuò)大保護(hù)裝置相匹配，現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)防撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置均對(duì)應(yīng)一條故障報(bào)警信息，能夠清晰準(zhǔn)確地反饋帶式輸送機(jī)皮帶的縱向撕扯故障[6]。

3結(jié)語

煤五期帶式輸送機(jī)皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置的投入使用，可準(zhǔn)確檢測(cè)皮帶縱向撕扯，并停止皮帶運(yùn)行，對(duì)皮帶起到了有效的保護(hù)作用。從根本上解決了原設(shè)計(jì)中此保護(hù)裝置經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)警、遲報(bào)警、不報(bào)警的問題。從2021年投用至今，新型皮帶防縱向撕扯程度擴(kuò)大保護(hù)裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為煤五期設(shè)備安全穩(wěn)定生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。

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