基于多點檢測的防止帶式輸送機皮帶縱向撕扯程度擴大的保護裝置

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-8902

作者簡介：孫曄（1979—），男，碩士，高級工程師，研究方向為港口煤炭碼頭大型機械設備的自動化控制系統設計與系統分析等。

摘要：秦皇島港煤五期卸堆線流程共有帶式輸送機27條，由于長年處于運轉狀態，其皮帶因老化磨損嚴重，皮帶自身扯邊、表面漏鋼絲等問題時有發生，如果不能進行有效檢測，則皮帶損壞程度將被擴大，嚴重的會使整條皮帶完全損壞。針對此問題，煤五期自主設計研制了基于多點檢測的新型皮帶防縱向撕扯程度擴大的保護裝置，從根本上解決了在原設計中皮帶發生縱向撕扯時保護裝置遲報警或不報警，而皮帶實際無縱向撕扯，保護裝置卻誤報警的缺陷，為公司安全穩定生產打下了堅實的設備基礎。

關鍵詞：帶式輸送機 皮帶縱向撕扯 多點檢測 保護裝置

中圖類號：TD528.1

近幾年，受國際疫情等因素的影響，全球經濟出現了大幅度下滑，而能源則成為了國家發展的立足之本，作為我國重要能源輸出港的秦皇島港在我國發展戰略中起著至關重要的作用。在秦皇島港眾多煤炭作業單位中，煤五期是其煤炭作業的中堅突出力量，煤五期的作業效率將直接影響秦皇島港煤炭運輸發展的戰略目標。

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27條，總長度為35?000?m由于帶式輸送機長年處于運轉狀態，其皮帶因老化磨損嚴重，皮帶自身出現扯邊、表面漏鋼絲等問題已呈上升趨勢[1]。此類問題如果出現后不能進行有效檢測，合理控制，則皮帶損壞程度將被擴大，嚴重時可以使整條皮帶完全損壞，而損壞后的恢復需要大量的人力、物力及停機時間，給公司生產作業帶來了嚴重影響，對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裝置使用現狀

煤五期原設計帶式輸送機防縱向撕扯程度擴大的保護裝置為磁鐵式機械動作開關，其使用過程中開關經常出現皮帶撕扯誤報警、遲報警和不報警的情況，保護裝置作用大打折扣，為了能夠改變這種情況，后續對開關進行了多次改進，改進后其使用情況有所改善，但仍無法達到現場皮帶運行的保護需求，皮帶縱向撕扯保護的及時性、準確性、易安裝性及易維修性仍需進行提升[2]。

2煤五期皮帶防縱向撕扯保護裝置研制設計

就目前帶式輸送機所使用的皮帶防縱向撕扯程度擴大的保護裝置來看，較為先進的是采用激光輔助技術及采用高速工業紅外攝像機圖像識別技術的保護裝置[3]，其檢測短距離皮帶時報警較為準確，隨著皮帶的距離增加報警準確度會有所下降，而紅外攝像機圖像識別技術會受光照不均、粉塵、濕度、皮帶振動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，而進行激光輔助技術，其多道性激光會比單道性激光的檢測精度高，但在使用時皮帶面上如果有水，圖像采集仍然存在誤差，檢測準確度會大打折扣[4]。在對新型保護裝置設計時需將以上影響因素考慮在內，開關應實現多點安裝，多點檢測，開關動作皮帶即停止運行，開關動作后如皮帶出現撕扯，可將縱向撕扯長度控制在10 m范圍以內，可有效保證皮帶的完好。

根據現場使用情況，對現階段使用的皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置的缺陷進行了調研，并根據調研結果提出了對新保護裝置設計需求，在進行方案可行性分析的基礎上，對新型基于多點檢測的皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置進行了研制設計。

2.1現使用皮帶防撕扯保護裝置缺陷調研

經過現場調研，現階段使用的皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置存在保護裝置整體機構易銹蝕損壞，機構動作配重晃塊易卡滯錯位，機構靈活性能較差，設計結構形式單一、需要進行現場焊接、安裝及維修不便，限位線路故障不易處理等缺陷。

2.2新設計皮帶防撕扯保護裝置需求

針對現階段使用的皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置缺陷調研結果，提出對新型保護裝置的設計使用需求主要包括保護裝置整體機構耐銹蝕，盡量減少或消除積煤對機構動作的影響，機構動作靈敏可靠、機構安裝及維修方便、現場安裝免焊接、可根據現場情況對安裝高度進行有效調節，加入中間接線盒，線路通過接線盒內端子進行連接等。

2.3新型皮帶防撕扯保護裝置研制設計

根據原設計缺陷調研及新設計需求，在對新型皮帶防縱向撕扯保護裝置進行設計時，機構整體設計采用了304不銹鋼材質，安裝時使用免焊接卡具進行固定，并在裝置中加入了擋煤板、高度可調式鋼絲繩掛鉤、鋼絲繩導向輪、裝置動作配重塊、檢測限位、高度調節安裝孔及中間接線盒等設計，從根本上解決了原設計的缺陷。由于煤五期帶式輸送機均為長距離皮帶，為此分別設計了安裝于皮帶頭部的工作面保護裝置和安裝于中部與尾部的非工作面保護裝置，以保證裝置在皮帶各個點位檢測的準確有效[5]。

2.3.1皮帶工作面防撕扯保護裝置研制設計

在對工作面皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置設計時，通過鋼絲繩固定板、鋼絲繩掛鉤和裝置動作立架將牽動裝置機構動作的鋼絲繩平行安裝于與工作面皮帶下方，保護裝置主要由底座板、鋼絲繩固定板、裝置動作立架、鋼絲繩、鋼絲繩掛鉤、導向輪、配重塊、晃片、限位開關組成，裝置底座板通過固定螺栓安裝固定于帶式輸送機鋼結構橫梁上，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大保護裝置鋼絲繩固定板垂直固定于底座板一側，板上設有可調節鋼絲繩安裝高度的調節安裝孔，可根據現場不同工況對鋼絲繩安裝高度進行有效調節。保護裝置動作立架垂直固定于底座板另一側，立架上設有可調節導向輪安裝高度的調節安裝孔，可根據現場不同工況對導向輪安裝高度進行有效調節。立架上還設有導向輪、鋼絲繩、連接鉤、配重塊、配重塊擋片、晃片、限位開關、擋煤板以及接線盒安裝架，鋼絲繩繞過導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動作的晃片，在晃片的相對位置安裝有裝置檢測限位開關，在配重塊前方和后方安裝有使配重塊在相應槽內動作的配重塊擋片，還設有防止配重塊積煤的擋煤板，進行限位開關線路接設的中間接線盒安裝的接線盒安裝架。

在皮帶出現縱向撕扯時，皮帶扯出的邊或漏出的皮帶鋼絲刮到保護裝置鋼絲繩后，保護裝置鋼絲繩動作帶動配重塊向上移動，配重塊上的晃片隨配重塊向上移動，晃片向上移動至限位開關晃不到晃片位置時，限位開關動作并將信號反饋至控制系統PLC內，由PLC控制程序對皮帶機進行控制及報出相應故障信息，以達到保護裝置檢測保護功能。皮帶工作面防縱向撕扯程度擴大保護裝置整體安裝于皮帶頭部導料槽下方，可對皮帶工作面起始部位縱向撕扯進行檢測，現場安裝如圖1所示。

2.3.2皮帶非工作面防撕扯保護裝置研制設計

在對非工作面皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置設計時，通過鋼絲繩固定板和裝置動作立架將牽動裝置機構動作的鋼絲繩平行安裝于與非工作面皮帶下方，保護裝置主要由支架固定卡片、鋼絲繩固定板、裝置動作立架、鋼絲繩、導向輪、配重塊、晃片、限位開關組成，裝置鋼絲繩固定板和裝置動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兩側的鋼結構橫梁上，裝置各部件依次安裝于鋼絲繩固定板和裝置動作支架上。其工作原理與工作面皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置基本相同。皮帶非工作面防縱向撕扯程度擴大保護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，可對皮帶中間及尾部非工作面皮帶運轉部位縱向撕扯進行檢測，現場安裝如圖2所示。

2.4新型皮帶防撕扯保護裝置上位界面設計

在秦皇島港煤五期工程上位機操作系統的翻堆線作業系統中，對應翻堆線流程中現場帶式輸送機皮帶，設計并編寫了皮帶縱向撕扯故障（即撕裂故障）信息報警界面，故障報警信息與現場每個點位的新型皮帶防縱向撕扯程序擴大保護裝置相匹配，現場每個防撕扯程度擴大保護裝置均對應一條故障報警信息，能夠清晰準確地反饋帶式輸送機皮帶的縱向撕扯故障[6]。

3結語

煤五期帶式輸送機皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置的投入使用，可準確檢測皮帶縱向撕扯，并停止皮帶運行，對皮帶起到了有效的保護作用。從根本上解決了原設計中此保護裝置經常出現誤報警、遲報警、不報警的問題。從2021年投用至今，新型皮帶防縱向撕扯程度擴大保護裝置運行穩定可靠，為煤五期設備安全穩定生產打下了堅實的設備基礎。

參考文獻

[1] 史鋒.皮帶機輸送帶撕裂產生的原因分析及預防[J].礦業裝備，2023（11）：168-170.

[2] 劉暉.帶式輸送機斷帶保護裝置的分析和應用[J].機械管理開發，2020，35（1）：99-100.

[3] 王曉.皮帶機防跑偏及縱向撕裂保護裝置研究[J].當代化工研究，2023（10）：94-96.

[4] 徐仁鋒，孟憲軍，賈東.一種線激光皮帶撕裂檢測裝置在準能選煤廠的應用[J].山西焦煤科技，2023，47（2）：35-37.

[5]楊亮.煤礦帶式輸送機膠帶縱向撕裂檢測與保護系統研究[J].能源與環保，2023，45（5）：247-251，263.

[6] 熊念強，文鋒，李清，等.帶式輸送機膠帶撕裂檢測技術綜述[J].煤炭工程，2022，54（7）：79-85.