帶式輸送機(jī)拉繩及跑偏保護(hù)開關(guān)研究

魏海清

（黑岱溝露天礦選煤廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

送料系統(tǒng)的核心設(shè)備是帶式輸送機(jī)，在實(shí)際送料過(guò)程中，帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到送料系統(tǒng)的效率和設(shè)備操作人員的人身安全。因此，有必要在保證設(shè)備操作人員安全的基礎(chǔ)上，保證帶式輸送機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高工作效率。這就要求對(duì)帶式輸送機(jī)的保護(hù)開關(guān)進(jìn)行更加科學(xué)合理的選擇及安裝，以確保用戶選擇合適的開關(guān)。通過(guò)技術(shù)人員對(duì)開關(guān)的精心設(shè)計(jì)安裝，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)開關(guān)的最優(yōu)配置。

一、帶式輸送機(jī)基本構(gòu)成及工作原理

（一）基本構(gòu)成

在露天開采煤料運(yùn)輸過(guò)程及井下運(yùn)輸大巷中通常會(huì)安裝帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)工作中皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)自于電動(dòng)機(jī)，物料的運(yùn)送主要依靠皮帶和物料之間的摩擦力。在露天原煤運(yùn)輸中須要配備帶式輸送機(jī)，固定式輸送機(jī)、可伸縮輸送機(jī)、管狀輸送機(jī)是常見的幾種構(gòu)造。當(dāng)前固定式皮帶輸送機(jī)是最為常用的帶式輸送機(jī)。

根據(jù)功能區(qū)不同，可將帶式輸送機(jī)劃分為多種類型和模塊，具體為：

1.驅(qū)動(dòng)模塊。帶式輸送機(jī)的動(dòng)力來(lái)源為驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊也是帶式輸送機(jī)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的核心模塊。驅(qū)動(dòng)電機(jī)、滾筒是驅(qū)動(dòng)模塊的兩個(gè)主要核心部分。滾筒通過(guò)軸承傳遞來(lái)的動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出動(dòng)力。帶式輸送機(jī)的工作能力直接受到驅(qū)動(dòng)模塊可靠性和穩(wěn)定性的影響。

2.傳動(dòng)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊的動(dòng)力傳送到驅(qū)動(dòng)滾筒后可利用摩擦力促使?jié)L筒和皮帶、托輥傳動(dòng)，此過(guò)程為傳動(dòng)模塊。輸送機(jī)得以連續(xù)運(yùn)行離不開可靠的傳動(dòng)模塊。傳統(tǒng)模塊常見的問(wèn)題是皮帶打滑、托輥?zhàn)枇^(guò)大等，一旦發(fā)生類似問(wèn)題會(huì)對(duì)運(yùn)輸作業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。

3.控制模塊。控制模塊需用電氣元件控制帶式輸送機(jī)，當(dāng)前常用的控制系統(tǒng)包括DCS 分散控制系統(tǒng)和PLC 可編程邏輯控制器。控制模塊主要利用傳感器對(duì)輸送機(jī)的運(yùn)行速度、狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和傳輸，并由控制系統(tǒng)調(diào)整帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

4.保護(hù)模塊。拉繩跑偏保護(hù)裝置是膠帶輸送機(jī)常用的機(jī)械設(shè)備保護(hù)模塊。此外，通過(guò)采集電機(jī)的溫度、電流、電壓、振動(dòng)情況、皮帶拉力等參數(shù)能判別帶式輸送機(jī)的運(yùn)行安全性。

（二）工作原理

由帶式輸送機(jī)的基本構(gòu)成可知，其基本工作原理為：驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶通過(guò)張拉裝置張緊，與驅(qū)動(dòng)滾筒和托輥之間形成摩擦力，摩擦力帶動(dòng)皮帶連續(xù)運(yùn)行，控制模塊和保護(hù)模塊通過(guò)傳感器和控制元件來(lái)對(duì)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)保護(hù)和控制。

二、帶式輸送機(jī)拉繩開關(guān)

（一）工作原理

拉繩開關(guān)(Cable Pull Switch)俗稱“緊急停機(jī)開關(guān)”,作用于帶式輸送現(xiàn)場(chǎng)需停機(jī)時(shí)，通過(guò)開關(guān)動(dòng)作使輸送機(jī)停機(jī)。它是一種保護(hù)裝置，主要起到帶式輸送機(jī)緊急停機(jī)的作用，即當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，拉繩開關(guān)用于及時(shí)停機(jī)帶式輸送機(jī)。目前，帶式輸送機(jī)的拉繩開關(guān)大多為無(wú)源機(jī)械式雙向拉繩開關(guān)，一般設(shè)置在帶式輸送機(jī)兩側(cè)的支架上。在操作過(guò)程中，安裝人員必須注意保持兩拉繩開關(guān)間的距離一般為50m，而且在設(shè)置成功后，應(yīng)在雙向拉繩的開關(guān)位置系兩根拉繩線。當(dāng)需要緊急停機(jī)時(shí)，工作人員可及時(shí)拉繩停止帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，拉繩開關(guān)起著關(guān)鍵的保護(hù)作用。此外，拉繩開關(guān)還是一種開關(guān)型傳感器(即無(wú)觸點(diǎn)行程開關(guān))，主要用于常規(guī)皮帶輸送機(jī)、梭式輸送機(jī)、裙邊式給料輸送機(jī)、斗式提升機(jī)，包裝生產(chǎn)線、堆料/取料系統(tǒng)，起重機(jī)、挖掘機(jī)、輪船裝卸系統(tǒng)、水平給料機(jī)等設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)緊急事故停車的一種保護(hù)裝置。當(dāng)緊急事故發(fā)生時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)沿線任意處拉動(dòng)拉繩開關(guān)，均可發(fā)出停機(jī)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人身及設(shè)備的保護(hù)作用。

（二）選型原則

1.根據(jù)拉繩開關(guān)的不同應(yīng)用設(shè)備，應(yīng)盡可能選擇動(dòng)作靈敏度(操動(dòng)力)符合設(shè)備操作標(biāo)準(zhǔn)的拉繩開關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)作拉力為100～400N 的拉繩開關(guān)產(chǎn)品基本滿足常規(guī)帶式輸送機(jī)的使用要求。

2.選擇帶有就地動(dòng)作狀態(tài)指示的拉繩開關(guān)產(chǎn)品。在設(shè)備的實(shí)際使用中，拉繩開關(guān)需顯示出動(dòng)作狀態(tài)，較先進(jìn)的開關(guān)還具有聲光顯示。顯示明顯的開關(guān)，便于設(shè)備維修和檢查，節(jié)省時(shí)間，降低維護(hù)成本。

3.應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況及運(yùn)行條件，選擇能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位或手動(dòng)復(fù)位的開關(guān)產(chǎn)品。若現(xiàn)場(chǎng)操作人員少，設(shè)備運(yùn)行時(shí)皮帶傳輸距離長(zhǎng)，應(yīng)選擇可自動(dòng)復(fù)位的開關(guān)。選擇自動(dòng)復(fù)位開關(guān)設(shè)備時(shí)，盡量選擇有動(dòng)作捕捉記錄的開關(guān)設(shè)備，以便在設(shè)備運(yùn)行故障或緊急情況下，能為維修技術(shù)人員分析故障原因提供詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)資料。

（三）安裝方法

1.根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，選擇合理的安裝間距、配置粗細(xì)合理的鋼絲繩，鋼絲繩托架應(yīng)盡量光滑，托架間距不宜過(guò)長(zhǎng)(一般為2～3m)。一些廠家聲稱其產(chǎn)品的安裝間距可達(dá)到100m 甚至更長(zhǎng)，但在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量控制在50m 以內(nèi)，避免過(guò)長(zhǎng)的拉繩因自重和阻力過(guò)大而影響操作和開關(guān)復(fù)位。拉繩并非越粗越好(一般情況下，鋼絲拉繩直徑不必也不應(yīng)超過(guò)5mm),它應(yīng)與開關(guān)動(dòng)作的操動(dòng)力相匹配。事實(shí)上，鋼絲繩過(guò)粗過(guò)重會(huì)使開關(guān)處于半動(dòng)作狀態(tài)，不僅容易誤動(dòng)，而且易引起開關(guān)機(jī)構(gòu)各元件勞損。

2.根據(jù)設(shè)備開關(guān)產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)要求，合理調(diào)整動(dòng)作靈敏度。在調(diào)整操動(dòng)力大小時(shí)，必須綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，特別是設(shè)備振動(dòng)和室外風(fēng)吹等外界因素。此外，還應(yīng)注意皮帶傾斜坡度、開關(guān)安裝間距、拉繩重量等因素對(duì)操動(dòng)力的影響。

3.開關(guān)的鋼絲拉繩不得過(guò)緊，若拉繩太緊，會(huì)導(dǎo)致輕微觸碰引起開關(guān)誤動(dòng)。同時(shí)，安裝時(shí)應(yīng)考慮工作環(huán)境溫度對(duì)拉繩的影響。通常，在實(shí)際使用中，拉繩的松緊度應(yīng)保持適當(dāng)，在側(cè)向拉開15～25cm 距離時(shí)，即可啟動(dòng)拉繩開關(guān)。

4.拉繩開關(guān)應(yīng)安裝在帶式輸送機(jī)的雙側(cè)。這種安裝方式能最大限度保證緊急操作的便利性，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。

5.選擇適當(dāng)?shù)陌惭b高度。高度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況選擇，考慮到操作控制人員使用方便，并能實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)控制。

6.接線方式應(yīng)適當(dāng)合理，盡量減少線纜的不合理使用，提高連接效率，保證開關(guān)的連接質(zhì)量。當(dāng)接口接線復(fù)雜時(shí)，應(yīng)采用簡(jiǎn)單的串聯(lián)接線方式，以保證開關(guān)口的有效連接。

三、帶式輸送機(jī)跑偏開關(guān)

（一）工作原理

跑偏開關(guān)是用于檢測(cè)帶式輸送機(jī)輸送帶跑偏量的產(chǎn)品，在輸送帶中對(duì)跑偏起到自動(dòng)報(bào)警及停機(jī)的一種安全保護(hù)裝置。即在帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，跑偏開關(guān)是保證輸送帶不跑偏的裝置。具體來(lái)說(shuō)，若帶式輸送機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)偏差，即可借助跑偏開關(guān)控制、調(diào)整、歸位。此外，當(dāng)跑偏嚴(yán)重時(shí)，可使用跑偏開關(guān)緊急停機(jī)來(lái)阻止。

目前，無(wú)源機(jī)械式兩級(jí)跑偏開關(guān)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。其中，跑偏開關(guān)的安裝要求主要是將無(wú)源機(jī)械式兩級(jí)跑偏開關(guān)牢固安裝在帶式輸送機(jī)兩側(cè)支架上，需注意跑偏開關(guān)的安裝間距應(yīng)控制在50m 左右。

此外，跑偏開關(guān)有兩級(jí)角度，一般常用的是：一級(jí)角度為：10、12、20；二級(jí)角度為：30、35、45。兩級(jí)跑偏開關(guān)用于常規(guī)皮帶輸送機(jī)；地下、索道支撐皮帶輸送機(jī)；輪船裝卸系統(tǒng)；堆垛/取料輸送機(jī)；傾斜和梭式輸送機(jī)；起重機(jī)、挖掘機(jī)，起重臂限位；裙邊給料機(jī)/輸送機(jī)；重型極限開關(guān)檢測(cè)膠帶的跑偏量，是實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)控制的自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)的保護(hù)裝置。廣泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采礦、電力、港埠、冶金、化工等領(lǐng)域的各種帶式輸送設(shè)備。

（二）選型原則

1.為了有效地檢查輸送過(guò)程中皮帶的跑偏程度，可優(yōu)先選擇兩級(jí)或多級(jí)跑偏開關(guān)，兩級(jí)或多級(jí)跑偏開關(guān)可獲得更多的帶式輸送機(jī)設(shè)備信息，便于后期對(duì)其控制改進(jìn)。

2.盡量選取帶有動(dòng)作記憶及動(dòng)作狀態(tài)指示的跑偏開關(guān)。帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，皮帶始終處于動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，配備動(dòng)作記憶與動(dòng)作狀態(tài)指示結(jié)構(gòu)，能有效掌握皮帶跑偏的具體位置和原因，便于后期維護(hù)人員進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整和改進(jìn)。

3.若施工單位條件允許，可選擇非接觸式跑偏開關(guān)。非接觸式跑偏開關(guān)可替代傳統(tǒng)的檢測(cè)皮帶，采用光電檢測(cè)皮帶有無(wú)跑偏，使用壽命長(zhǎng)，維修方便等，其缺點(diǎn)是成本價(jià)格高。

（三）安裝方法

1.科學(xué)控制安裝間距。安裝間距應(yīng)根據(jù)設(shè)備實(shí)際作業(yè)需要確定，以保證其不太大，又能使開關(guān)正常工作。跑偏開關(guān)一般安裝在距離帶式輸送機(jī)頭尾15m 以內(nèi)。

2.合理的跑偏范圍應(yīng)根據(jù)帶式輸送機(jī)設(shè)備的工藝技術(shù)要求確定。在合理跑偏范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生事故，若超出跑偏范圍，將導(dǎo)致運(yùn)行故障。根據(jù)帶式輸送機(jī)的通用操作標(biāo)準(zhǔn)，皮帶跑偏位移不得超過(guò)皮帶寬度的1/5，皮帶跑偏不得接觸側(cè)面的固定件。

3.為保證支架結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，結(jié)構(gòu)設(shè)置應(yīng)滿足皮帶側(cè)向調(diào)節(jié)跑偏開關(guān)的需要。

四、一種新型帶式輸送機(jī)

（一）新型帶式輸送機(jī)拉繩開關(guān)和結(jié)構(gòu)

基于上述要求，經(jīng)不斷研究，相關(guān)單位研制并公開了一種新型燈光報(bào)警拉繩開關(guān)，包括雙向拉繩開關(guān)、燈光報(bào)警結(jié)構(gòu)。雙向拉繩開關(guān)有一個(gè)常閉接點(diǎn)及一個(gè)常開接點(diǎn)，燈光報(bào)警結(jié)構(gòu)由不同顏色的第一報(bào)警燈及第二報(bào)警燈組成，第一個(gè)報(bào)警燈的電路與雙向拉繩開關(guān)的常閉接點(diǎn)并聯(lián)，第二報(bào)警燈的電路與雙向拉繩開關(guān)的常開接點(diǎn)并聯(lián)。

拉繩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括底座、支撐桿、滑塊、導(dǎo)管，其中，支撐桿豎直設(shè)置在底座上，滑塊可上下滑動(dòng)地設(shè)置在支撐桿上，并通過(guò)定位件固定在其滑軌的任何位置，導(dǎo)管沿水平方向布置，中部水平設(shè)有螺桿，滑塊上設(shè)有與螺桿相對(duì)應(yīng)的第一通孔，螺桿穿過(guò)第一通孔，并通過(guò)螺紋安裝在螺桿上的螺母與滑塊連接固定。滑塊上設(shè)有與支撐桿相對(duì)應(yīng)的第二通孔，支撐桿貫穿第二通孔，第二通孔的側(cè)壁水平設(shè)有與螺栓配合的螺紋孔，螺紋孔的內(nèi)螺紋安裝在螺紋孔內(nèi)，通過(guò)擰緊螺栓將滑塊與支撐桿連接固定。

（二）新型帶式輸送機(jī)拉繩開關(guān)特征

1.新型帶式輸送機(jī)拉繩開關(guān)有兩組拉繩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，兩組拉繩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分別布置在雙向拉繩開關(guān)的左右兩側(cè)，兩組拉繩導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分別對(duì)應(yīng)于雙向拉繩開關(guān)上的兩條拉繩。

2.導(dǎo)管的一端設(shè)有定位件，用于固定雙向拉繩開關(guān)，定位件沿導(dǎo)管長(zhǎng)度方向設(shè)置在導(dǎo)管一端開口的下端，定位件在遠(yuǎn)離導(dǎo)管的端部設(shè)有凹槽。

3.新型帶式輸送機(jī)的雙向拉繩開關(guān)可利用燈光進(jìn)行報(bào)警提示，燈光報(bào)警燈根據(jù)傳動(dòng)帶的不同行駛狀態(tài)呈現(xiàn)不同顏色的燈光，一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，工作人員可及時(shí)根據(jù)燈光顏色判斷。

五、帶式輸送機(jī)拉繩及跑偏保護(hù)開關(guān)措施

（一）增加監(jiān)控設(shè)備

在帶式輸送機(jī)上加裝監(jiān)控設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)需專人值守，不但能優(yōu)化人員崗位配置，提高工作效率，節(jié)約人力物力，而且能有效避免安全事故的發(fā)生。

（二）優(yōu)化潤(rùn)滑方法

通常，工作人員會(huì)調(diào)整機(jī)械運(yùn)作以調(diào)整潤(rùn)滑設(shè)備，這會(huì)在一定程度上加速機(jī)械損耗。因此，可在機(jī)器的潤(rùn)滑位置設(shè)置潤(rùn)滑油管。

（三）優(yōu)化操作模式

在實(shí)踐中，事故往往是由于操作不當(dāng)或程序不規(guī)范等造成。針對(duì)這種情況，施工單位經(jīng)多次實(shí)踐分析，提出了帶式輸送機(jī)采取主控室集中控制模式，并同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警設(shè)備、跑偏系統(tǒng)控制、安全拉繩、擋板等安全設(shè)備與主控室緊密結(jié)合。這樣，當(dāng)此類安全設(shè)備的某一部件出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可及時(shí)向主控室反映情況，相關(guān)人員可根據(jù)反映的情況進(jìn)行處理改造。