帶式輸送機用斷帶保護裝置的研究和應用

胡永宏

（山西汾西礦業（集團）有限責任公司雙柳煤礦， 山西 呂梁 033300）

引言

膠帶運輸機是煤礦企業開采煤炭的核心技術裝備，在長久的應用中不斷得到完善和提升，開始向大運量、長距離、大傾角、大功率和高帶速方向發展，但是如果出現斷帶或者逆止器失效等問題，就會引起輸送帶逆轉，損毀輸送結構，導致膠帶和機架損壞，從而輸送帶上的煤炭滑落堆積在巷道口引起堵塞，影響企業生產效率，造成嚴重經濟損失。帶式輸送機斷帶是煤礦企業生產中的一大威脅，需要采取積極的預防措施。除盡量避免不當操作，防止斷帶事故，技術人員還應采取相應的保護措施，確保斷帶保護裝置正確、及時動作，防止事故擴大。

1 斷帶保護裝置的常用類型

1）電控偏心輪式。各類斷帶保護裝置中，電控偏心輪式是一種帶有電控裝置部件的偏心輪機構，一旦出現斷帶事故，該裝置可通過電控裝置動作來控制皮帶和偏心輪之間的接觸，通過輸送帶下滑力來有效制動輸送帶。電控偏心輪式斷帶保護裝置結構較為簡單，具有良好的同步性，但可靠性不高，而且制動力較弱[1-2]。

2）單向托輥+阻尼板摩擦制動式。該設計基于全線摩擦制動原理，單向托輥與輸送帶之間產生滑動摩擦力，可對上部輸送帶產生制動效果，下方輸送帶則于下垂狀態下接觸阻尼板，直接產生滑動摩擦阻力，可有效避免輸送帶下滑。然而該設計方案改造費用不菲，需要全程鋪設阻尼板，而且全部都要采用單向托輥，應用受到較大限制。

3）楔塊式。該型裝置加裝了可自鎖的楔塊結構，斷帶事故發生后，輸送帶向下壓在楔形閘塊以及觸發輥輪上，觸發輥輪在輸送帶下滑時產生摩擦力的影響下沿軸座長槽順應下滑，并激發楔形閘塊動作，受到輸送帶作用力的影響啟動自鎖，進而將輸送帶空載邊固定在楔形閘塊之間，達到制動的目的。該型裝置結構簡單，而且動作比較靈活，但存在同步性差的缺點，可能會導致輸送帶二次受損。

4）整體式。該型裝置的設計特點在于整體設計、分體安裝，和帶式輸送機相互獨立，便于安裝、操作靈活，可有效防止制動狀態下輸送機二次受損的問題。該保護裝置抓捕力較強，與分散式裝置相比高出10倍左右，動作靈活、可靠性較高[3-4]。

2 全斷面液壓斷帶保護裝置的應用

全斷面液壓斷帶保護裝置集成了機電液多個系統，具有強大的抓捕力，而且傳動穩定，液壓系統優點得到充分體現，抓捕操作時可有效避免輸送帶二次受損。系統如圖1所示。

圖1 全斷面液壓斷帶保護裝置結構圖

該裝置集成了制動機構、斷帶信號采集裝置、液壓系統以及電氣控制部件四個模塊。制動機構組成部分包括上、下兩個抓捕機架。液壓系統則包括液壓泵站、執行油缸、蓄能器和油管等多個裝置。電氣控制系統主要是隔爆兼本質安全型電控箱和內部附屬電控設備。斷帶信號采集裝置包括編碼器以及信號采集器等設備。

信號采集系統工作時，由編碼器負責對輸送帶運行方向、速度快慢等數據進行采集，利用傳感裝置來評估輸送帶懸垂度和張力狀態，以此對輸送帶有無斷帶事故作出綜合判定。信號采集裝置的斷帶檢測設計為兩點式，編碼器布置如圖2所示。

運轉狀態下，帶式輸送機斷帶保護裝置的電控系統與輸送帶同步旋轉的編碼器傳輸的信息數據進行不間斷采集，并對輸送帶作業狀態做出評估和判斷。一旦出現斷帶事故，上輸送帶運行出現偏差，方向出現異常變化，同時運行速度逐漸減緩到零，繼而加速下滑。同時，下輸送帶運行速度大幅增加，但運行方向并無異常變化，此種狀態下可對比分析3和4編碼器提示的運行方向和速度快慢，最終可以明確輸送帶運行狀態，判斷出有無發生斷帶事故。

正常運行狀態下，輸送機信號采集裝置傳輸信號并無異常提示，此時電控箱沒有向外釋放動作處理信號，相應的抓捕裝置也處于張弛狀態。一旦出現輸送機傳送帶斷帶事件，來自傳感器以及編碼器的采集信息將出現異常表現，信號采集系統向電控系統發送這些異常信號，后者對信號數據加以綜合判斷分析，最終明確斷帶事故并立即向外發出信號指令，輸送機系統動力電源第一時間被切斷，斷電狀態下的輸送機無動力輸出[5]。電液換向閥上電動作，壓力油從液壓系統中瞬間涌入執行油缸無桿腔，為抓捕機構提供驅動力，后者則完成抓捕動作，楔塊向輸送帶施加摩擦制動力，避免輸送帶繼續下滑。

結合現場試驗檢測發現，全斷面液壓斷帶保護裝置反應靈敏、操作靈活，完成抓捕動作所需時間不超過0.9 s。假設主運皮帶運行速度最大限定值為4 m/s的情況下，該型裝置釋放的抓捕力瞬間可達400 kN，從斷帶事故出現到執行抓捕動作完成，輸送帶向前滑動距離最多僅為3.6 m[6]。

圖2 雙編碼器斷帶檢測設計示意圖

3 結語

全斷面液壓斷帶保護裝置可有效改善以往斷帶保護裝置的固有缺陷，抓捕力、可靠性以及可維護性較高、動作靈活。通過應用全斷面液壓斷帶保護裝置，技術人員可以全程開展斷帶檢測，有力支持了煤礦企業安全生產。