改進(jìn)皮帶機(jī)跑偏檢測(cè)裝置

李 斌

（秦皇島港股份有限公司第二分公司，河北 秦皇島 066000）

0 前言

目前，港口普遍采用皮帶輸送機(jī)運(yùn)送燃煤。其主要設(shè)備鋼絲帶是由縱向承載鋼絲和輸送帶母體粘合而成的復(fù)合板，在使用過(guò)程中受工作環(huán)境變化的影響容易發(fā)生跑偏。跑偏是作業(yè)過(guò)程中最為常見(jiàn)的故障，其危害性極大，主要影響有以下幾個(gè)方面：

1）皮帶跑偏引起系統(tǒng)故障停機(jī)影響生產(chǎn)作業(yè)效率。當(dāng)皮帶跑偏達(dá)到一定程度時(shí)，皮帶會(huì)觸發(fā)用于防偏的急停裝置，造成作業(yè)系統(tǒng)停機(jī)，影響生產(chǎn)進(jìn)程。

2）造成設(shè)備主要部件的非正常損壞。

首先，皮帶跑偏使?jié)L筒、托輥承受的軸向力增加，引起滾筒竄軸、托輥軸承損壞；其次，皮帶跑偏造成物料灑落到回程皮帶上，引起皮帶與滾筒非正常磨損，縮短了滾筒和皮帶的使用壽命；另外，跑偏皮帶在運(yùn)行時(shí)與支架發(fā)生非正常摩擦，導(dǎo)致皮帶邊緣磨損，影響了其使用壽命。

3）容易形成安全隱患。由于皮帶嚴(yán)重跑偏，造成皮帶翻卷物料，致使皮帶單側(cè)受力超過(guò)皮帶縱向拉斷力，從而引起皮帶橫向撕裂等安全隱患。

4）污染環(huán)境，影響輸送物料質(zhì)量。物料在灑落及清理過(guò)程中常常引起煤炭揚(yáng)塵，對(duì)環(huán)境造成污染；同時(shí)，物料灑落也對(duì)輸送貨物質(zhì)量造成影響。

由此可見(jiàn)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，皮帶跑偏不僅對(duì)皮帶機(jī)本身?yè)p壞極大，而且存在安全隱患、影響生產(chǎn)效率、輸送貨物質(zhì)量、污染環(huán)境等問(wèn)題。

造成皮帶跑偏的因素有很多，例如煤種的不同、落料點(diǎn)的變化、托輥滾筒的磨損，甚至天氣的變化，都可能造成皮帶跑偏。這其中有些因素是我們能過(guò)控制的，可以通過(guò)技術(shù)手段解決，但更多的因素隨機(jī)性很強(qiáng)不好控制。因此我們說(shuō)解決皮帶跑偏問(wèn)題，除了加強(qiáng)日常的維修保養(yǎng)工作外，皮帶跑偏早期的檢測(cè)預(yù)警更加重要。只有能及早的發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏，才能及時(shí)的處理，才能最大程度上減少皮帶跑偏帶來(lái)的設(shè)備、生產(chǎn)和安全上的危害。這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶跑偏進(jìn)行早期檢測(cè)預(yù)警的檢測(cè)裝置。

1 皮帶機(jī)跑偏檢測(cè)裝置的分類(lèi)及應(yīng)用情況

目前，皮帶檢測(cè)機(jī)構(gòu)很多，可分成接觸式和非接觸式兩種。接觸式皮帶檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)普遍比較復(fù)雜，其工作原理是通過(guò)滾輪與皮帶接觸帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，并通過(guò)多點(diǎn)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)或編碼器進(jìn)行偏移量的測(cè)量，此種檢測(cè)裝置適用于運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的皮帶，并且對(duì)皮帶側(cè)面邊緣完好性要求較高。優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶跑偏的早期預(yù)警。由于目前港口使用的皮帶機(jī)帶速普遍較高，所以此種檢測(cè)裝置實(shí)際應(yīng)用很少。

非接觸式皮帶檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往只有一個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)，皮帶正常運(yùn)行時(shí)不與檢測(cè)裝置接觸，而當(dāng)皮帶發(fā)生一定量的跑偏時(shí)，會(huì)觸動(dòng)跑偏裝置，最終實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)報(bào)警停機(jī)。這種跑偏檢測(cè)裝置由于其不接觸性質(zhì)適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶，如果考慮到裝置觸發(fā)后皮帶機(jī)馬上停機(jī)，其對(duì)皮帶側(cè)面邊緣完好性要求不高。雖然非接觸式皮帶檢測(cè)裝置能用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)皮帶，但缺點(diǎn)很明顯，只能用作皮帶極限跑偏急停，不能實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警，一旦報(bào)警停機(jī)后，后續(xù)的皮帶動(dòng)態(tài)調(diào)偏維修只能通過(guò)封甩保護(hù)進(jìn)行，并且動(dòng)態(tài)調(diào)偏時(shí)皮帶將長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，由于皮帶已處于跑偏狀態(tài)，所謂非接觸檢測(cè)裝置就變?yōu)榻佑|式，如果皮帶側(cè)面有橫向口子會(huì)對(duì)檢測(cè)裝置觸碰桿造成損壞，因此調(diào)偏前還要拆除觸碰桿，非常不方便。而且當(dāng)皮帶出現(xiàn)極限跑偏的情況下，很可能已經(jīng)造成了對(duì)皮帶本身或是周?chē)O(shè)備的損壞，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到早期預(yù)警及時(shí)檢修的要求。

2 改進(jìn)皮帶機(jī)跑偏檢測(cè)裝置

我們通過(guò)對(duì)上述兩種檢測(cè)裝置優(yōu)缺點(diǎn)的分析，結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)開(kāi)發(fā)了一套新型的皮帶跑偏檢測(cè)裝置，基本原理是通過(guò)不接觸皮帶的檢測(cè)限位測(cè)量出皮帶的偏移量，并通過(guò)PLC程序判斷皮帶是否跑偏。最初的設(shè)想是在皮帶機(jī)機(jī)架兩側(cè)安裝2個(gè)光電開(kāi)關(guān)，利用光電開(kāi)關(guān)的特性來(lái)檢測(cè)皮帶位置從而判斷皮帶跑偏程度。然而在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，光電開(kāi)關(guān)對(duì)作業(yè)環(huán)境要求較高，煤塵較大時(shí)將導(dǎo)致檢測(cè)的準(zhǔn)確率大幅度降低。而且，光電開(kāi)關(guān)屬于有源限位開(kāi)關(guān)，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中勢(shì)必存在故障率高的問(wèn)題。因此，我們更換了檢測(cè)限位，通過(guò)在皮帶下方邊緣處安裝若干強(qiáng)力接近開(kāi)關(guān)，來(lái)檢測(cè)皮帶中靠近邊緣的鋼絲。皮帶正常運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)的接近開(kāi)關(guān)都能檢測(cè)到皮帶中的鋼絲，發(fā)出正常信號(hào)，一旦皮帶出現(xiàn)向一側(cè)跑偏的情況，相反一側(cè)的接近開(kāi)關(guān)就不能檢測(cè)到鋼絲，通過(guò)向PLC發(fā)出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶跑偏的報(bào)警。當(dāng)然考慮到皮帶邊緣存在破損的可能性，我們可以在PLC中加入延時(shí)觸發(fā)器來(lái)過(guò)濾掉這種情況。如果想要測(cè)量出更精確的皮帶偏移量可以通過(guò)在皮帶跑偏后不同的位置增加接近開(kāi)關(guān)數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 新型皮帶機(jī)跑偏檢測(cè)裝置其他應(yīng)用

利用皮帶跑偏檢測(cè)裝置我們還可以對(duì)皮帶其他故障進(jìn)行檢測(cè)，例如當(dāng)皮帶兩側(cè)的接近開(kāi)關(guān)都不能檢測(cè)到鋼絲，我們可以推測(cè)皮帶寬度嚴(yán)重減少，很可能出現(xiàn)扯邊或撕裂，因?yàn)楫?dāng)皮帶出現(xiàn)撕裂后受到皮帶徑向力拉伸和槽型托輥摩擦力的作用，皮帶會(huì)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，這時(shí)兩側(cè)接近開(kāi)關(guān)都將檢測(cè)不到鋼絲。也可在皮帶正下方適當(dāng)距離安裝接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)皮帶空載時(shí)皮帶與接近開(kāi)關(guān)的距離超過(guò)檢測(cè)距離，而當(dāng)皮帶重載時(shí)，皮帶發(fā)生形變使得皮帶與接近開(kāi)關(guān)的距離滿(mǎn)足檢測(cè)要求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶空重載的檢測(cè)。

4 新型皮帶機(jī)跑偏檢測(cè)裝置技術(shù)創(chuàng)新

改進(jìn)后的皮帶跑偏檢測(cè)裝置具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：1）利用接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)鋼絲帶邊緣的鋼絲來(lái)判斷皮帶位置，機(jī)構(gòu)不與皮帶接觸，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中皮帶的破損特別是邊緣的口子不會(huì)對(duì)檢測(cè)裝置造成損壞。2）通過(guò)PLC程序控制，能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶跑偏的早期預(yù)警。3）通過(guò)增加檢測(cè)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶跑偏量的精確測(cè)量。4）檢測(cè)裝置主要由鋼結(jié)構(gòu)支架和接近開(kāi)關(guān)組成，成本低，故障率低，易維修。5）通過(guò)改進(jìn)程序和改變檢測(cè)位置，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)裝置多功能應(yīng)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

我們?cè)谇鼗蕧u港煤一期皮帶機(jī)上應(yīng)用了新皮帶跑偏檢測(cè)裝置，通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，檢測(cè)裝置能夠及時(shí)對(duì)皮帶跑偏情況進(jìn)行預(yù)警，從而實(shí)現(xiàn)了皮帶跑偏早期預(yù)警，提高我們對(duì)皮帶機(jī)跑偏情況的控制，保證了皮帶的完好，減少了設(shè)備故障率，促進(jìn)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008,4.

［2］孫洪昌.港口機(jī)械電氣控制技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社,2011,8.

［3］廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2014,1.