皮帶機(jī)撕裂故障及其防護(hù)措施

鐘建鋒

摘 要：皮帶縱向撕裂是皮帶機(jī)運(yùn)行過程中的常見故障，給煤礦正常生產(chǎn)活動(dòng)的連續(xù)性與安全性造成很大影響。文章在充分調(diào)查皮帶機(jī)撕裂故障基礎(chǔ)上，分析了皮帶撕裂的原因、特征及其裂口形式，并提出了多種防護(hù)措施，望對皮帶機(jī)維護(hù)管理有所借鑒。

關(guān)鍵詞：皮帶機(jī)；縱向撕裂；原因；防護(hù)措施

中圖分類號(hào)：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）20-0102-02

皮帶撕裂是煤礦皮帶運(yùn)輸中較為嚴(yán)重的事故，影響礦井正常的生產(chǎn)活動(dòng)，甚至造成整條皮帶的報(bào)廢，給礦井的生產(chǎn)經(jīng)營帶來不可估量的損失。而就皮帶撕裂位置分析，受料處和導(dǎo)料槽處撕裂情況發(fā)生次數(shù)最多，且多是由異物對皮帶造成損傷，并最終導(dǎo)致皮帶撕裂。皮帶撕裂形式有橫向撕裂和縱向撕裂兩種，近年來由于材料制造工藝的不斷進(jìn)度，皮帶剛度、彈性等性能都取得了長足的發(fā)展，橫向撕裂情況發(fā)生次數(shù)很少，皮帶撕裂主要以縱向撕裂為主。

1 皮帶撕裂原因

皮帶縱向撕裂的原因有跑偏、抽芯、物料卡壓堵塞等，下面對各因素造成的皮帶撕裂原因進(jìn)行分析。

1.1 皮帶跑偏撕裂

皮帶跑偏是皮帶機(jī)運(yùn)輸過程中常見的事故，其發(fā)生原因多是由物料分布不均勻，一側(cè)物料過多，使得此處皮帶發(fā)生大幅度偏移并形成褶皺堆積或折疊；皮帶單側(cè)受力不均衡程度加劇，遇到外物刮擦?xí)r，就可能出現(xiàn)撕裂。皮帶跑偏造成的皮帶撕裂需要一個(gè)逐漸損傷累加的過程，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，只需小小的外因就可能發(fā)生撕裂。皮帶發(fā)生跑偏現(xiàn)象較為明顯，運(yùn)行管理中只需保證跑偏傳感器的正常工作，并及時(shí)處理就可避免此類撕裂事故。

1.2 抽芯撕裂

抽芯撕裂情況主要針對鋼繩芯皮帶。鋼繩芯皮帶在外界大沖量作用下，皮帶內(nèi)部鋼絲繩會(huì)發(fā)生斷裂，尤其是皮帶接口處或磨損嚴(yán)重的部位，時(shí)間過長就會(huì)產(chǎn)生鋼絲繩露出蓋膠。當(dāng)外露鋼絲繩長度達(dá)到一定量時(shí)，會(huì)卷入滾筒、托輥等結(jié)構(gòu)中或被其它裝置掛住，在隨皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中鋼絲繩會(huì)被逐漸抽出，形成皮帶撕裂。

1.3 物料卡壓堵塞撕裂

物料卡壓撕裂主要發(fā)生在溜槽下方。溜槽運(yùn)輸物料有其最大通過能力，溜槽與皮帶之間的距離與空間是有限的；同時(shí)，皮帶下放緩沖托輥是以間隔分布排列的，因此其對皮帶的承載作用亦是不均勻的。當(dāng)所運(yùn)輸物料的單側(cè)長度大于溜槽前沿到皮帶面之間的距離，在某種情況下物料就會(huì)堵塞在此位置，并對皮帶造成很大的擠破作用，導(dǎo)致皮帶撕裂情況的發(fā)生，如圖1所示。另一方面，如果物料給料量突然增加，會(huì)使裝料處物料發(fā)生堵塞，并不斷摩擦皮帶，時(shí)間過長也會(huì)造成皮帶撕裂。

1.4 異物劃傷

異物劃傷最可能發(fā)生部位也是在溜槽下方，此類劃傷形式主要包括壓力性劃傷與穿透性劃傷兩種。壓力性劃傷多是由長桿型利器劃割導(dǎo)致的，當(dāng)異物縱向尺寸超過其允許通過最大值時(shí)，就會(huì)發(fā)生卡槽事故；停滯的異物在皮帶帶動(dòng)作用下產(chǎn)生向前的運(yùn)動(dòng)增壓，并壓迫皮帶造成皮帶劃傷，如圖2（a）所示。穿透性損傷多由尖銳利器刺破皮帶造成的，為保證井下物料的長距離連續(xù)運(yùn)輸，皮帶運(yùn)輸通常需要進(jìn)行搭接，而搭接位置處需要有一定的空間落差，上部物料下落過程中會(huì)產(chǎn)生向下的沖量，并作用于下部皮帶；如物料中夾有尖銳性利器，就極易穿透皮帶，異物兩端會(huì)被下方緩沖托輥和上方的溜槽前沿卡住，形成對皮帶的切割利刃，在皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)過程中就會(huì)發(fā)生撕裂，如圖2（b）所示。其他原因也有可能造成皮帶劃傷，如托輥端蓋管理不當(dāng)，發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并對皮帶進(jìn)行劃割。

2 皮帶縱撕的保護(hù)方式及改進(jìn)思路

總結(jié)上述皮帶撕裂原因可知，皮帶撕裂的原因可歸述為可預(yù)知性撕裂和未知性撕裂。針對可預(yù)知性皮帶撕裂，可通過皮帶機(jī)的管理維護(hù)，完善相應(yīng)的皮帶機(jī)管理與監(jiān)督制度，提高工人操作技能與安全意識(shí)，消除可能產(chǎn)生撕裂的各種隱患，如及時(shí)檢查鋼繩芯皮帶外露鋼絲繩情況，超過30 mm就要及時(shí)剪掉。而對于未知性撕裂，僅僅依靠人力管理很難達(dá)到良好的防護(hù)效果，需要從技術(shù)層面入手，進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的調(diào)整或改進(jìn)。

2.1 傾斜式振動(dòng)落料

礦石物料在從卸料口或轉(zhuǎn)載機(jī)下放至皮帶上時(shí)，會(huì)有部分勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，其值大小影響因素包括礦石質(zhì)量、落差高度；同時(shí)礦石類物料棱角較多，且?guī)r質(zhì)較硬，物料下落過程中會(huì)對下方皮帶產(chǎn)生沖擊作用，劃傷皮帶或減少皮帶使用壽命。對于此，可對運(yùn)輸卸料位置進(jìn)行改進(jìn)，在卸料口加裝傾斜式振動(dòng)落料裝置，通過傾斜式振動(dòng)落料降低礦石物料下落沖擊力，從而達(dá)到保護(hù)皮帶的目的，如圖3所示。

2.2 采用開關(guān)保護(hù)

可通過檢測手段對皮帶運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)皮帶發(fā)生撕裂時(shí)，立即停止皮帶運(yùn)行，避免撕裂情況的繼續(xù)惡化。按照其檢測手段和工作原理的不同，常見的開關(guān)保護(hù)裝置有光電式、導(dǎo)電橡膠式、拉線開關(guān)、擋板式撕裂開關(guān)或振動(dòng)感應(yīng)式撕裂開關(guān)等，可根據(jù)礦井實(shí)際情況，選擇適宜的開關(guān)保護(hù)方式。開關(guān)保護(hù)的本質(zhì)工作原理類似，當(dāng)有礦物從裂口下落時(shí)就會(huì)觸動(dòng)開關(guān)保護(hù)裝置，達(dá)到停機(jī)保護(hù)與發(fā)出警示信號(hào)的作用。

但此類防護(hù)方法亦存在一定的弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

其一，皮帶只有撕裂到一定程度時(shí)才能出發(fā)開關(guān)保護(hù)，而對累積性損傷缺不能檢測；

其二，開關(guān)保護(hù)靈敏度誤差，如皮帶運(yùn)輸中發(fā)生擾動(dòng)或瞬間的沖擊作用，開關(guān)保護(hù)會(huì)誤以為發(fā)生撕裂，進(jìn)而引發(fā)保護(hù)動(dòng)作；

其三，保護(hù)范圍相對較小，僅能在皮帶機(jī)周圍進(jìn)行點(diǎn)保護(hù)，不能對整個(gè)皮帶運(yùn)輸線路進(jìn)行線保護(hù)。

針對開關(guān)保護(hù)中存在的不足，運(yùn)用過程中需在管理維護(hù)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，避免監(jiān)測盲點(diǎn)因缺少監(jiān)護(hù)而引發(fā)皮帶撕裂情況的惡化。同時(shí)，為避免開關(guān)保護(hù)誤動(dòng)作，可對開關(guān)保護(hù)觸發(fā)模式進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，將觸發(fā)即動(dòng)改為多次觸發(fā)確認(rèn)動(dòng)作；也可以在皮帶下方增加紅外成像裝置，二者結(jié)合共同判別皮帶撕裂情況。

2.3 電流浮動(dòng)差位對比法

皮帶機(jī)運(yùn)行異常時(shí)，電機(jī)功率及其工作電流會(huì)發(fā)生變化，可運(yùn)用這一性質(zhì)，當(dāng)電流浮動(dòng)變化超過允許范圍內(nèi)，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)和啟動(dòng)跳閘保護(hù)動(dòng)作。電流報(bào)警值和跳閘值可根據(jù)皮帶機(jī)屬性進(jìn)行設(shè)定，報(bào)警值一般以其正常工作電流加浮動(dòng)電流之和作為浮動(dòng)報(bào)警臨界值。皮帶機(jī)在啟動(dòng)后的3～5 s后，電機(jī)開始進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，取其穩(wěn)定工作時(shí)的電流值作為起始數(shù)據(jù)，并與此后1、2、3 s電流值進(jìn)行對比分析，依此類推與各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電流進(jìn)行對比；當(dāng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)則發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員注意皮帶機(jī)運(yùn)行狀況，監(jiān)視確認(rèn)無異常后可繼續(xù)工作，否則進(jìn)行停機(jī)檢查與維修。電流異常達(dá)到跳閘值，首先發(fā)出跳閘警示信號(hào)，如在一段時(shí)間內(nèi)電流異常情況未得到解決，則執(zhí)行強(qiáng)行跳閘斷電動(dòng)作。皮帶機(jī)正常運(yùn)行過程中，電流波動(dòng)相對平穩(wěn)，并不會(huì)出現(xiàn)判別失誤的情況。在皮帶機(jī)運(yùn)輸任務(wù)發(fā)生改變時(shí)，可提前改變警戒值，以避免負(fù)載增加引發(fā)誤動(dòng)作。與開關(guān)保護(hù)方法相比，電流浮動(dòng)差位對比法能夠?qū)崿F(xiàn)對皮帶機(jī)的線保護(hù)，在未發(fā)生皮帶撕裂就可發(fā)出報(bào)警信號(hào)。方法應(yīng)用過程中，也需要結(jié)合人工管理維護(hù)，共同確保皮帶機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié) 語

皮帶撕裂一直是礦井膠帶機(jī)運(yùn)輸體統(tǒng)管理維護(hù)的難題。煤礦在實(shí)際生產(chǎn)管理之中，需要結(jié)合礦井運(yùn)輸任務(wù)引進(jìn)先進(jìn)的皮帶撕裂防護(hù)裝置，以降低皮帶撕裂引發(fā)的安全事故與經(jīng)濟(jì)損失。但每一種防護(hù)方式都不是萬能的，需要在管理維護(hù)中加強(qiáng)制度管理，并具體落實(shí)維護(hù)責(zé)任，切實(shí)消除皮帶運(yùn)行過程中的安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于巖.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：中國礦業(yè)人學(xué)出版社，1998.

[2] 聞邦椿，劉樹英，何京力.振動(dòng)機(jī)械的理論與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法[M].北京：機(jī) 械土業(yè)出版社，2001.

[3] 牛旭原.淺析皮帶運(yùn)輸機(jī)皮帶的縱撕保護(hù)[J].陜西煤炭，2007，（3）.

[4] 劉敬.大型帶式輸送機(jī)皮帶撕裂特征及應(yīng)用研究[D].武漢：武漢理工大 學(xué)，2007.

[5] 祁雋燕，譚超，李浩.基于數(shù)字圖像處理的皮帶縱向撕裂視覺識(shí)別[J].煤 炭技術(shù)，2006，（11）.