皮帶輸送機綜合保護裝置的研究

王譜棟

（山西焦煤西山煤電（集團）公司東曲煤礦， 山西 古交 030200）

引言

皮帶輸送機作為運輸煤炭的主要設備，其安全穩定運行對煤礦的高效安全生產意義重大。企業在提高煤炭運輸效率的同時，如果未考慮皮帶機的安全運行問題，會給工作人員的人身安全與礦井的財產安全埋下隱患。因此，皮帶輸送機綜合保護裝置的設計與應用對工人與設備的安全至關重要。

1 保護功能

根據礦井現場的實際需要，皮帶輸送機的綜合保護裝置已有多種型號，但總體而言，各種型號具備的保護功能都比較相似。目前我國礦井主要使用KTC101-L2 型綜合保護裝置，該保護裝置具有超溫保護、速度保護、皮帶保護等功能。

1.1 堆煤保護

如圖1 所示為堆煤保護原理示意圖，當煤位電極探頭與煤炭接觸時，測得煤炭電阻值小于1 000 kΩ時，經1～3 s 延遲后，故障保護功能啟動，皮帶輸送機停止運行。此外，也可采用行程煤位探頭，由于與煤炭接觸后存在摩擦力，當探頭偏移15°時，故障保護功能啟動，皮帶輸送機停止運行。這兩種堆煤保護方式應用最為廣泛。

圖1 空氣重介質選煤法工作原理示意圖

1.2 速度保護

速度保護的主要原理是利用速度傳感器采集滾筒的轉速，從而判斷是否需要啟動保護動作。速度傳感器一般安裝于改向滾筒側，速度傳感器的安裝位置應距離鋁鎳鈷合金3～6 cm，傳感器上電后信號燈亮數秒，隨后信號燈熄滅傳感器開始采集滾筒轉速。在輸送機運行過程中，若滾筒轉速持續10 s 低于標準轉速0.5 倍后，速度保護動作使皮帶輸送機停止工作，并發出低速報警信號。速度保護功能在現場使用情況中可靠性較高，可防止輸送帶打滑引發輸送帶與滾筒摩擦起火[1-4]。

1.3 跑偏保護

該保護功能的原理是利用跑偏傳感器的導桿角度來判斷傳送皮帶是否跑偏。一般設置導桿角度偏移10°～20°且持續10 s 以上時，跑偏保護動作。跑偏傳感器可安裝在輸送機頭部及皮帶等多個位置。傳統跑偏傳感器的導桿為塑料材質，使用壽命較短，可使用金屬材料制作導桿。

若皮帶發生跑偏，機架與皮帶邊緣的摩擦力隨之增大，皮帶的使用壽命也大幅縮短。跑偏幅度較大時皮帶甚至會被托輥或機架撕裂，因此根據礦井現場的實際生產情況，在機架上每隔10 個夾裝一組托輥裝置，從而防止皮帶跑偏。在實際應用中，該裝置的防跑偏效果較好。

1.4 煙霧保護

煙霧報警器應安裝在機頭回風方向5 m 內，煙霧保護的原理是當煙霧濃度超過限定值時，煙霧傳感器發送報警信號至主機，隨后啟動煙霧保護，輸送機停止運行。但在實際應用場合，大部分礦井采用爆破采煤工藝，因此，炮煙會使煙霧傳感器頻繁報警，影響了生產工作的正常進行。因此，可將溫度保護與煙霧保護結合，當兩者都發出報警信號時，方可啟動煙霧保護系統。

1.5 超溫保護

當溫度傳感器測得環境溫度高于70 ℃以上時，超溫保護功能動作，并自動灑水進行降溫。溫度傳感器可安裝在軸承等部件附近，維持皮帶輸送機的安全運行。

1.6 撕裂保護

目前大部分托輥的表面與端面為接近90°的直角形狀，當輸送帶上物料較重時，托輥邊緣極易插入皮帶，導致皮帶撕裂。因此，可采用圓弧形的托輥，避免損壞輸送帶。同時，在輸送機頭部的輸送帶底部安裝撕裂保護裝置，當檢測到物料灑漏時，可認為皮帶撕裂，撕裂保護裝置啟動，輸送機立即停止運行。為避免因皮帶跑偏漏煤導致誤停機，可將撕裂保護與跑偏保護結合，判斷輸送帶是否撕裂。

2 保護裝置使用問題

1）工作人員操作不規范。綜合保護裝置的普遍應用時間較短，一部分工作人員還不具備較強的安全操作意識。首先是輸送機的工作時間不宜過長，但工作人員經常讓輸送機長時間不間斷運行，這樣會導致設備溫度較高，達到限定值時即會觸發超溫保護，此時工作人員因對保護裝置不了解，會出現很多錯誤操作，也有企業為追求生產效率，強行重啟保護裝置，最終會導致綜合保護裝置靈敏度降低，無法起到保護輸送機的作用。

2）保護裝置質量差。綜合保護裝置的成本一般較高，很多企業為降低成本，選擇質量較差、價格較低的綜合保護裝置，這些保護裝置使用壽命較短，且保護功能經常失靈，保護功能形同虛設。

3）惡劣環境導致事故頻發。對于煤炭儲量較少的礦井而言，其開采難度較大，因此采用較小功率的電動機即可維持輸送機的正常運行。但將這種皮帶輸送機應用于較大的礦井時，輸送機長期處于過載運行狀態，長期使用后極易發生磨損、發熱等問題，事故發生概率大幅增高。

3 改進建議

1）保證設備質量。首先應當建立有效的采購制度，形成對采購人員的有效監督制度，防止購買的皮帶輸送機與保護裝置出現以次充好的現象。在采購前，應當成立采購小組，對其他礦井投入使用的設備進行調研了解，并結合實際生產情況選擇合適的皮帶輸送機與綜合保護裝置。

2）培訓工作人員。綜合保護裝置的使用效果最終還是取決于工作人員的操作方式，因此需對工作人員進行安全意識和操作規范的培訓，并進行綜合保護裝置原理與操作教學。同時，工作人員應具備一定的維修技能與排查潛在故障隱患的能力，這樣可提高設備的生產效率并降低安全事故發生的概率。

3）建立監管與考核制度。設立專業監管人員，定期對綜合保護裝置進行檢查，發現故障時應及時維修。同時設立考核制度，對操作規范、表現較好的員工給予物質與精神獎勵，對經常誤操作、工作態度不端正的員工實施處罰，從而調動工作人員的積極性，最終杜絕安全事故的發生[5-8]。

4 結語

作為礦井中運輸煤炭的重要設備，皮帶輸送機的穩定安全運行具有重要意義。目前皮帶輸送機綜合保護裝置已具備多種保護功能，但在實際應用過程中仍存在較多問題，本文針對這些問題提出了相應的改進建議，以期降低安全事故發生的概率。同時應當致力于改進皮帶機的綜合保護裝置，進一步提高礦井的生產效率和安全性。