帶式輸送機皮帶防壓死拉斷保護裝置的設計

李向軍

（山煤集團蒲縣萬家莊煤業有限公司，山西 臨汾 041202）

由于工作環境差，負載變化大，礦用帶式輸送機在運行中會出現一系列故障。從萬家莊煤業公司井下工作面DSJ100/45-100/2×160 型帶式輸送機運行情況來看，對帶式輸送機的皮帶防壓死、拉斷等故障的保護效果不夠完善，必須研制防壓死拉斷保障裝置，提高其綜合保護性能。

1 帶式輸送機皮帶壓死拉斷故障分析

1.1 皮帶壓死拉斷故障分析

山煤集團蒲縣萬家莊煤業公司井下20101工作面、20102 工作面等都安裝了DSJ100/45-100/2×160 型帶式輸送機。在20101 工作面運輸順槽，帶式輸送機長度為1420 m，運行落差47 m，坡度為2～10°，平均6°。從2013 年投入運行以來，帶式輸送機整體運行穩定，但是也出現多次皮帶壓死打滑等現象，造成帶式輸送機的停運。對于出現的問題，煤礦技術部實施了技術改造措施，在皮帶滾筒主動輪與從動輪上分別增裝防滑膠，可以有效增大傳動滾筒與皮帶的摩擦系數，提高摩擦力，可以在一定情況下降低皮帶打滑問題的出現。但當大量煤料和煤矸石落到皮帶上后，會出現皮帶的壓死現象，從而就會在較短的時間使皮帶撕斷，造成帶式輸送機電機燒壞等問題。

1.2 現有保護控制回路分析

對DSJ100/45-100/2×160 型帶式輸送機啟動裝置分析。該帶式輸送機采用軟起動器進行控制，當皮帶電機停止運行后會顯示皮帶停轉，皮帶出現壓死打滑故障時，若此時電流沒有達到設定的跳閘定值，帶式輸送機保護裝置不啟動，電機保持正常運行。此時從表面上看，帶式輸送機運行正常，無法對故障進行掌握和排除，造成皮帶撕裂或電機燒壞，帶式輸送機必須停機進行檢修，造成整個生產系統停止，經濟損失嚴重。

2 皮帶防壓死拉斷保護裝置的設計

2.1 裝置設計思路

為能及時有效地發現DSJ100/45-100/2×160 型帶式輸送機出現皮帶壓死、打滑、撕裂等問題，設計研制了皮帶防壓死拉斷保護裝置。該防壓死拉斷保護與帶式輸送機主動輪同步工作，工作時實現對帶式輸送機運行狀況的實時監控。保護裝置監測到皮帶出現故障，會立即發出報警信號，同時停止皮帶滾筒電機工作。在設計時該保護裝置設置有自檢功能，對裝置的運行異常情況可以進行自檢，實現閉鎖并報警，防止誤跳閘。

2.2 設計方案

當保護裝置監測到皮帶主動輪旋轉與從動輪旋轉不同步信號后，就會自動發出報警信號并聯鎖停掉帶式輸送機。皮帶防壓死拉斷裝置電氣原理圖如圖1 所示，從圖中可知，S1～S4 為光電傳感器，KAl ～KA3 為小型繼電器，KTl～KT3 為時間繼電器，B'T 為閃光蜂鳴器，RN 為指示燈，SAl 為旋轉開關，SB1 為按鈕。

圖1 皮帶防壓死拉斷裝置電氣原理圖

皮帶防壓死拉斷裝置的工作原理及實施方案如下：

（1）研制從動輪旋轉檢測裝置，安裝位置設置在從動輪側邊，便于檢修。從皮帶主動輪啟停控制回路引入電源到該從動輪旋轉檢測裝置，可以實現主動輪起動作業與旋轉檢測裝置同步作業，當皮帶主動輪停止工作后，旋轉檢測裝置因同步斷電退出運行。

（2）在皮帶從動輪兩側方便位置安裝兩套并列運行的檢測元件，互相聯鎖。檢測裝置都配有兩個傳感探頭，起到相互備用的效果，有效地保障了檢測裝置的正常運行，避免誤跳閘情況的發生。該設計有效提高檢測裝置的可靠性。

（3）由于原DSJ100/45-100/2×160 帶式輸送機啟動系統采用軟起動器，檢測到皮帶異常信號后，裝置發出的跳閘信號接入軟起動器的跳閘回路就能使得軟起動器停止帶式輸送機的運行。該裝置設計的聯鎖跳閘電氣原理如圖2 所示，圖中的131 與135 串入帶式輸送機的軟起動器的跳閘回路當中。

圖2 聯鎖跳閘電氣原理圖

（4）在圖2 聯鎖跳閘回路中安裝有轉換開關SA1，接入“檢修/自動”切換功能，就可以有效地實現帶式輸送機不用停機檢修的功能，有效保障帶式輸送機的正常運轉。

該防壓死拉斷保護裝置整體的設計結構簡單，功能可靠。該保護裝置具有開放性，可對電氣系統的PLC 部件根據不同要求進行合理改造，可以有效保障煤礦井下運輸系統的安全性和可靠性。

3 保護裝置的安裝調試和效果分析

3.1 安裝調試分析

防壓死拉斷保護裝置完成研制后， 在DSJ100/45-100/2×160 型帶式輸送機上進行了安裝調試，過程分析如下。

（1）前期防壓死拉斷保護裝置的報警裝置只是安裝于運輸現場，沒有接入到DCS 系統當中。當報警裝置發出報警信號后，需要崗位人員及巡檢人員人工發現，存在人員疏忽的安全隱患，無法及時處理異常情況。后期將報警裝置無源信號引至DCS系統中，在地面監控中心就可以掌握報警裝置的情況，實現遠程控制。

（2）防壓死拉斷保護裝置安裝調試完成后，在三個月的時間內運行一直穩定，帶式輸送機出現壓死、拉斷等故障后，可以及時發現并聯鎖跳閘，實現了裝置設計目的。但在對裝置進行模擬檢查時，發現存在皮帶壓死狀態下保護裝置無動作的現象。對裝置電路及各元器件的排查發現，裝置的S2 傳感器出現了短路，設計缺陷導致保護裝置無動作。此時對裝置的電路中增加一個KA3 繼電器，可以有效保障保護裝置的可靠運行。

3.2 效果分析

防壓死拉斷保護裝置完全研制完成后，在萬家莊煤業公司20101 工作面運輸順槽DSJ100/45-100/2×160 型帶式輸送機上進行了應用。從2019 年1 月至2019 年10 月期間，帶式輸送機及防壓死拉斷保護裝置運行穩定，防壓死拉斷保護裝置可以準確有效地檢測到皮帶的異常信號，并通過報警裝置傳輸到地面監控中心，按設定程序對帶式輸送機進行處理。該期間內皮帶無壓死、拉斷等故障發生，帶式輸送機整體故障率也大大降低了，應用效果理想。

4 結語

萬家莊煤業公司DSJ100/45-100/2×160 型帶式輸送機安裝了皮帶防壓死拉斷保護裝置，按要求完成安裝調試后，在工業性試驗中的應用效果理想。該皮帶防壓死拉斷保護裝置結構簡單，投資少，運行穩定可靠，同時提高了煤礦帶式輸送機的自動化水平，有效降低了工人勞動強度，為企業創造了較好的安全經濟效益。