帶式輸送機(jī)用斷帶保護(hù)裝置的研究和應(yīng)用

胡永宏

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司雙柳煤礦， 山西 呂梁 033300）

引言

膠帶運(yùn)輸機(jī)是煤礦企業(yè)開采煤炭的核心技術(shù)裝備，在長久的應(yīng)用中不斷得到完善和提升，開始向大運(yùn)量、長距離、大傾角、大功率和高帶速方向發(fā)展，但是如果出現(xiàn)斷帶或者逆止器失效等問題，就會引起輸送帶逆轉(zhuǎn)，損毀輸送結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致膠帶和機(jī)架損壞，從而輸送帶上的煤炭滑落堆積在巷道口引起堵塞，影響企業(yè)生產(chǎn)效率，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。帶式輸送機(jī)斷帶是煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的一大威脅，需要采取積極的預(yù)防措施。除盡量避免不當(dāng)操作，防止斷帶事故，技術(shù)人員還應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，確保斷帶保護(hù)裝置正確、及時動作，防止事故擴(kuò)大。

1 斷帶保護(hù)裝置的常用類型

1）電控偏心輪式。各類斷帶保護(hù)裝置中，電控偏心輪式是一種帶有電控裝置部件的偏心輪機(jī)構(gòu)，一旦出現(xiàn)斷帶事故，該裝置可通過電控裝置動作來控制皮帶和偏心輪之間的接觸，通過輸送帶下滑力來有效制動輸送帶。電控偏心輪式斷帶保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)較為簡單，具有良好的同步性，但可靠性不高，而且制動力較弱[1-2]。

2）單向托輥+阻尼板摩擦制動式。該設(shè)計基于全線摩擦制動原理，單向托輥與輸送帶之間產(chǎn)生滑動摩擦力，可對上部輸送帶產(chǎn)生制動效果，下方輸送帶則于下垂?fàn)顟B(tài)下接觸阻尼板，直接產(chǎn)生滑動摩擦阻力，可有效避免輸送帶下滑。然而該設(shè)計方案改造費(fèi)用不菲，需要全程鋪設(shè)阻尼板，而且全部都要采用單向托輥，應(yīng)用受到較大限制。

3）楔塊式。該型裝置加裝了可自鎖的楔塊結(jié)構(gòu)，斷帶事故發(fā)生后，輸送帶向下壓在楔形閘塊以及觸發(fā)輥輪上，觸發(fā)輥輪在輸送帶下滑時產(chǎn)生摩擦力的影響下沿軸座長槽順應(yīng)下滑，并激發(fā)楔形閘塊動作，受到輸送帶作用力的影響啟動自鎖，進(jìn)而將輸送帶空載邊固定在楔形閘塊之間，達(dá)到制動的目的。該型裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且動作比較靈活，但存在同步性差的缺點(diǎn)，可能會導(dǎo)致輸送帶二次受損。

4）整體式。該型裝置的設(shè)計特點(diǎn)在于整體設(shè)計、分體安裝，和帶式輸送機(jī)相互獨(dú)立，便于安裝、操作靈活，可有效防止制動狀態(tài)下輸送機(jī)二次受損的問題。該保護(hù)裝置抓捕力較強(qiáng)，與分散式裝置相比高出10倍左右，動作靈活、可靠性較高[3-4]。

2 全斷面液壓斷帶保護(hù)裝置的應(yīng)用

全斷面液壓斷帶保護(hù)裝置集成了機(jī)電液多個系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的抓捕力，而且傳動穩(wěn)定，液壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)得到充分體現(xiàn)，抓捕操作時可有效避免輸送帶二次受損。系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 全斷面液壓斷帶保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖

該裝置集成了制動機(jī)構(gòu)、斷帶信號采集裝置、液壓系統(tǒng)以及電氣控制部件四個模塊。制動機(jī)構(gòu)組成部分包括上、下兩個抓捕機(jī)架。液壓系統(tǒng)則包括液壓泵站、執(zhí)行油缸、蓄能器和油管等多個裝置。電氣控制系統(tǒng)主要是隔爆兼本質(zhì)安全型電控箱和內(nèi)部附屬電控設(shè)備。斷帶信號采集裝置包括編碼器以及信號采集器等設(shè)備。

信號采集系統(tǒng)工作時，由編碼器負(fù)責(zé)對輸送帶運(yùn)行方向、速度快慢等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用傳感裝置來評估輸送帶懸垂度和張力狀態(tài)，以此對輸送帶有無斷帶事故作出綜合判定。信號采集裝置的斷帶檢測設(shè)計為兩點(diǎn)式，編碼器布置如圖2所示。

運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)裝置的電控系統(tǒng)與輸送帶同步旋轉(zhuǎn)的編碼器傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進(jìn)行不間斷采集，并對輸送帶作業(yè)狀態(tài)做出評估和判斷。一旦出現(xiàn)斷帶事故，上輸送帶運(yùn)行出現(xiàn)偏差，方向出現(xiàn)異常變化，同時運(yùn)行速度逐漸減緩到零，繼而加速下滑。同時，下輸送帶運(yùn)行速度大幅增加，但運(yùn)行方向并無異常變化，此種狀態(tài)下可對比分析3和4編碼器提示的運(yùn)行方向和速度快慢，最終可以明確輸送帶運(yùn)行狀態(tài)，判斷出有無發(fā)生斷帶事故。

正常運(yùn)行狀態(tài)下，輸送機(jī)信號采集裝置傳輸信號并無異常提示，此時電控箱沒有向外釋放動作處理信號，相應(yīng)的抓捕裝置也處于張弛狀態(tài)。一旦出現(xiàn)輸送機(jī)傳送帶斷帶事件，來自傳感器以及編碼器的采集信息將出現(xiàn)異常表現(xiàn)，信號采集系統(tǒng)向電控系統(tǒng)發(fā)送這些異常信號，后者對信號數(shù)據(jù)加以綜合判斷分析，最終明確斷帶事故并立即向外發(fā)出信號指令，輸送機(jī)系統(tǒng)動力電源第一時間被切斷，斷電狀態(tài)下的輸送機(jī)無動力輸出[5]。電液換向閥上電動作，壓力油從液壓系統(tǒng)中瞬間涌入執(zhí)行油缸無桿腔，為抓捕機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動力，后者則完成抓捕動作，楔塊向輸送帶施加摩擦制動力，避免輸送帶繼續(xù)下滑。

結(jié)合現(xiàn)場試驗檢測發(fā)現(xiàn)，全斷面液壓斷帶保護(hù)裝置反應(yīng)靈敏、操作靈活，完成抓捕動作所需時間不超過0.9 s。假設(shè)主運(yùn)皮帶運(yùn)行速度最大限定值為4 m/s的情況下，該型裝置釋放的抓捕力瞬間可達(dá)400 kN，從斷帶事故出現(xiàn)到執(zhí)行抓捕動作完成，輸送帶向前滑動距離最多僅為3.6 m[6]。

圖2 雙編碼器斷帶檢測設(shè)計示意圖

3 結(jié)語

全斷面液壓斷帶保護(hù)裝置可有效改善以往斷帶保護(hù)裝置的固有缺陷，抓捕力、可靠性以及可維護(hù)性較高、動作靈活。通過應(yīng)用全斷面液壓斷帶保護(hù)裝置，技術(shù)人員可以全程開展斷帶檢測，有力支持了煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。